Grafen može zadržati više stanja superprovodljivosti, otkriva nova studija

Iz istraživanja koje je provedeno na Massachusetts Institute of Technology (MIT) izveden je revolucionarni otkrić koji otkriva da grafen - jedan sloj ugljikovih atoma - može podržavati više različitih stanja superprovodljivosti.

Međutim, tim MIT-a otkrio je da određene konfiguracije grafena, posebno romboedarski grafen s pet slojeva, mogu održati i čak poboljšati superprovodljivost u prisutnosti magnetnih polja.

Istraživanje je usmjereno na rombohedralni grafen, prirodno prisutnu strukturu unutar grafita sastavljenu od četiri ili pet slojeva grafena koji su postavljeni u određenom rasporedu. Za razliku od tradicionalnih superprovodnika, koji obično pokazuju jedan oblik superprovodnosti, ovaj materijal sadrži više superprovodničkih stanja.

Long Ju, fizičar na MIT-u i jedan od vodećih istraživača, naglasio je značaj otkrića. "Ljudi bi mogli pretpostaviti da je to jednostavan, dosadan materijal ugljika", rekao je. "Ali možemo kontrolirati ovaj materijal podešavanjem određenih eksperimentalnih 'gumbova', kao što su električni naponi.

Rezultati studije ukazuju na to da bi rombohedralni grafen mogao poslužiti kao platforma za istraživanje nekonvencionalne superprovodljivosti. Dok tačni mehanizmi koji stoje iza upornosti i pojačanja superprovodljivosti u magnetnim poljima ostaju nejasni, istraživači su pružili značajne eksperimentalne podatke za vodstvo budućih istraživanja.

Istraživanje je proveo multidisciplinarni tim, uključujući MIT znanstvenike i suradnike iz institucija poput Sveučilišta u Baselu u Švicarskoj, Državnog sveučilišta u Floridi, Sveučilišta u Floridi i Nacionalnog instituta za znanost o materijalima u Japanu.

Romboedarski grafen je dio rastuće klase dvodimenzionalnih materijala koji pokazuju izvanredna elektronička i magnetska ponašanja. Kada su slojevi grafena složeni i iskrivljeni pod određenim kutovima, oni mogu dovesti do neobičnih kvantnih pojava. Međutim, za razliku od umjetnih struktura grafena stvorenih u laboratorijima, tim MIT-a istražio je prirodno prisutne romboedarske konfiguracije. Ove strukture, nalik stepenicama stuba, otkrivene su da posjeduju intrigantna elektronička svojstva koja su prethodno prošla nezapaženo.

Implikacije ovog otkrića prevazilaze akademsku znatiželju. Ako se mogu u potpunosti razumjeti mehanizmi koji su u osnovi stabilnosti superprovodljivosti u magnetnim poljima, to bi moglo otvoriti put za razvoj materijala koji mogu učinkovito funkcionirati u okruženjima s visokim magnetnim poljem, kao što su oni koji se nalaze u akceleratorima čestica ili medicinskim uređajima za snimanje.

Dok znanstvena zajednica nastavlja istraživati svojstva romboedralnog grafena, daljnji će se eksperimenti vjerojatno usredotočiti na razjašnjenje temeljne fizike koja stoji iza njegovog jedinstvenog ponašanja.