Oamenii de știință de la Harvard Progress Graphene Trilayer deschid ușa către supraconductorii de temperatură înaltă

Interpretarea de către artist a grafenului cu trei straturi răsucite. Credit: Polina Shmatkova și Margarita Davydova

În 2018, lumea fizicii s-a aprins odată cu descoperirea când a fost numit un strat ultra-subțire de carbon grafen, este stivuit și răsucit la un „unghi magic”, astfel încât noua structură cu două straturi se transformă într-un supraconductor, permițând curgerii electricității fără rezistență sau pierdere de energie. Acum, într-o adevărată întorsătură, oamenii de știință de la Harvard s-au extins în acel sistem supraconductor adăugând un al treilea strat și rotindu-l, deschizând ușa către progresele continue în superconductivitatea bazată pe grafen.

Lucrarea este descrisă într-o nouă lucrare despre ştiinţă iar o zi poate ajuta în direcția supraconductoarelor care funcționează la temperaturi mai ridicate sau chiar aproape de temperatura camerei. Acești supraconductori sunt considerați sfântul graal al fizicii materiei condensate, deoarece ar permite revoluții tehnologice extraordinare în multe domenii, inclusiv transportul electricității, transportul și calcul cuantic. Majoritatea supraconductoarelor de astăzi, inclusiv structura cu două straturi de grafen, funcționează numai la temperaturi ultraviolete.

„Superconductivitatea în graficul răsucit oferă fizicienilor un sistem model controlabil teoretic și realizabil, unde pot juca cu proprietățile sistemului pentru a descifra secretele superconductivității la temperatură înaltă”, a declarat unul dintre coautorii ziarului Andrew Zimmerman, cercetător postdoctoral. în lucrul în laboratorul fizicianului Harvard Philip Kim.

Grafenul este unatom– Stratul gros de atomi de carbon, care este de 200 de ori mai puternic decât oțelul, dar este extrem de flexibil și mai ușor decât hârtia. Aproape întotdeauna s-a știut că este un bun conductor de căldură și electricitate, dar este extrem de dificil de manevrat. Experimentele de deblocare a enigmaticului puzzle grafen cu două straturi au continuat de atunci. Pe mine fizicianul Pablo Jarillo-Herrero și echipa sa au fost pionieri în domeniul afișajului “twistronics” cu experimentul din 2018 în care au produs superconductorul de grafen prin răsucirea acestuia la un unghi magic de 1,1 grade.

Oamenii de știință de la Harvard au raportat că au asamblat cu succes trei foi de grafen și apoi le-au răsucit pe fiecare în acel unghi magic pentru a produce o structură cu trei straturi, care nu numai că este capabilă de supraconductivitate, ci o face mai puternică și temperaturi mai ridicate decât multe grafene. și sistemul îmbunătățit este, de asemenea, sensibil la un câmp electric aplicat extern care le permite să regleze nivelul de supraconductivitate prin ajustarea puterii acelui câmp.

„Acest lucru ne-a permis să observăm supraconductivitatea într-o nouă dimensiune și ne-a furnizat date importante despre mecanismul care conduce supraconductivitatea”, a declarat autorul principal al studiului, Zeyu Hao, un doctorat. student la Școala Absolventă de Arte și Științe care lucrează și în grupul Kim.

Unul dintre aceste mecanisme i-a entuziasmat pe teoreticieni. Sistemul cu trei straturi a arătat dovezi că superconductivitatea sa se datorează interacțiunilor puternice dintre electroni, spre deosebire de cei slabi. Dacă este adevărat, acest lucru ar putea ajuta nu numai să deschidă o cale către superconductivitatea la temperaturi ridicate, ci și potențiale aplicații în calculul cuantic.

„În majoritatea supraconductoarelor convenționale, electronii se mișcă cu viteză mare și se intersectează ocazional și se afectează reciproc. În acest caz, spunem că efectele lor de interacțiune sunt slabe “, a spus Eslam Khalaf, un coautor al studiului și un coleg postdoctoral care lucrează în laboratorul profesorului de fizică de la Harvard Ashvin Vishwanath. „În timp ce supraconductorii care interacționează slab sunt fragili și pierd supraconductivitate atunci când sunt încălziți în unele Kelvin, superconductorii cuplați puternici sunt mult mai elastici, dar mult mai puțin inteligibili. Realizarea unei supraconductivități puternice de cuplare într-un sistem simplu și reglabil, cum ar fi trei straturi, poate deschide calea pentru a dezvolta în cele din urmă o înțelegere teoretică a superconductoarelor strâns cuplate pentru a ajuta la atingerea obiectivului unui superconductor cu o temperatură ridicat, poate chiar și al camerei. “

Cercetătorii intenționează să exploreze în continuare natura acestei supraconductivități neobișnuite în studii ulterioare.

„Cu cât înțelegem mai mult, cu atât sunt mai mari șansele noastre de a crește temperaturile de tranziție supraconductoare”, a spus Kim.

Referință: 4 februarie 2021, ştiinţă.

Finanțare: Fundația Națională pentru Științe, Departamentul Apărării, Colaborarea Simons în materie ultra-cuantică

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Apneea obstructivă în somn este frecventă la persoanele cu tulburări cognitive – este tratabilă

O tulburare de somn tratabilă în mod obișnuit la persoanele cu probleme de gândire și memorie. Apnee obstructivă în somn - respirația se oprește de...

Oamenii de știință dezvăluie cheia creșterii musculare adecvate

Analiza imunofluorescenței unui grup de celule stem proliferante asociate cu fibre musculare (gri). Celulele stem produc Dll1 (roșu) și MyoD (verde). Două...

ExoMars Orbiter surprinde fermitatea la locul de aterizare al craterului Mars Jezero

ESA-Roscosmos Trace Gas Orbiter a observat vehiculul NASA Perseverance Mars 2020, împreună cu o parașută și o carapace spate, un scut termic și o...

Reglarea cuantică în grafen avansează era comunicațiilor fără fir Terahertz de mare viteză

Tunelare cuantică. Credit: Daria Sokol / Biroul de presă MIPT Oamenii de știință de la MIPT, Universitatea Pedagogică de Stat din Moscova și Universitatea...

Utilizarea moleculelor vibrante pentru a investiga proprietățile undelor materiei

Ionii moleculari HD + (perechi de puncte galbene și roșii) într-o capcană de ioni (gri) sunt iradiați de o undă laser (roșu). Acest...

Newsletter

Subscribe to stay updated.