MIT, manyetik alanlarda güçlenen grafen süperiletkenleri keşfetti

MIT'deki araştırmacılar, belirli bir düzende istiflenmiş atomik incelikteki grafit katmanları olan rombohedral grafenin, en az dört farklı süperiletken duruma ev sahipliği yapabildiğini ve bunların birkaçının manyetik alan varlığında hayatta kalarak ve hatta güçlenerek geleneksel fiziğe meydan okuduğunu buldu. 29 Haziran'da Nature'da yayınlanan bulgular, ekibin "manyetik alanla güçlendirilmiş yeni bir süperiletken ailesi" olarak tanımladığı durumu ortaya koyuyor.news.mit+1

Manyetik Alanlara Meydan Okuyan Süperiletkenlik

Manyetik alanlar normalde süperiletkenliği yok eder. Geleneksel süperiletkenlerde eşleşmiş elektronlar zıt spinlere sahiptir ve uygulanan bir manyetik alan bu spinleri birbirinden ayırarak çiftleri bozar. Ancak MIT fizikçisi Long Ju liderliğindeki deneylerde, rombohedral grafende keşfedilen dört süperiletken durumdan üçü, yaklaşık 9 tesla'ya kadar olan manyetik alanlar altında varlığını sürdürdü; bu, Dünya'nın manyetik alanından yaklaşık 180.000 kat daha güçlüdür.news.mit

Daha da çarpıcı olanı, araştırmacılar belirli bir elektron yoğunluğunda dikey bir manyetik alan uyguladıklarında süperiletkenlik sadece hayatta kalmakla kalmadı, aynı zamanda güçlendi. Ju, "Süperiletkenlik aslında artıyor, yani geçiş sıcaklığı 55 milikelvinden muhtemelen 90 milikelvine çıkıyor" diye açıkladı. "Aynı zamanda malzeme, süperiletkenlik yok olmadan önce yüzde 50 veya 60 oranında daha fazla akım alabiliyor. Ve bu çok sıra dışı bir durum."news.mit

Elektron Eşleşmesi İçin Yeni Bir Mekanizma

Ekip, rombohedral grafende belirli elektron yoğunluklarında elektronların zıt değil, hizalı spinlerle eşleşebileceğini öne sürüyor. Bu konfigürasyonda, bir manyetik alan her iki spini de aynı yöne çeker, böylece hizalarını ve süperiletken davranışlarını bozmak yerine korur.news.mit

Aynı ekip, geçen yıl aynı malzemede "kiral süperiletkenlik" gözlemini bildiren Ju'nun grubunun önceki çalışmalarına dayanıyor; bu durum, süperiletkenliği elektronların yörünge hareketinden kaynaklanan içsel manyetizma ile birleştiren bir durumdur.news.mit+1

Geleneksel Olmayan Süperiletkenlik İçin Çıkarımlar

Sonuçlar, rombohedral grafeni tek bir malzeme içinde birden fazla geleneksel olmayan süperiletken duruma ev sahipliği yapan bir platform olarak kuruyor. İlgili sıcaklıklar pratik eşiklerin çok altında kalsa da (mutlak sıfırın onlarca milikelvin üzerinde), bulgular fizikçilere egzotik süperiletkenlik biçimlerini ve uzun süredir teorize edilen ancak nadiren gözlemlenen spin-triple eşleşme mekanizmalarını incelemek için yeni bir sistem sunuyor.nature+1