Новости Hardware

Способность графена сохранять сверхпроводимость в сильных магнитных полях выведет медицину и квантовые вычисления на новый уровень

Физики Массачусетского технологического института (MIT) заметили признаки редкого типа сверхпроводимости в материале, который называется «повёрнутый под "магическим углом" трёхслойный графен». Материал сохранял сверхпроводимость в магнитном поле силой 10 Тесла, что невозможно для обычных сверхпроводников. Подобное свойство может помочь значительно улучшить разрешение сканеров МРТ и привести к появлению помехоустойчивых квантовых компьютеров.

Сверхпроводимость в графене в представлении художника. Источник изображения: MIT

Сверхпроводимость в графене в представлении художника. Источник изображения: MIT

Аппараты МРТ в настоящее время ограничены магнитными полями от 1 до 3 Тесла. Если бы они могли быть построены из сверхпроводников с более сильной устойчивостью к магнитным полям, то сканеры МРТ могли бы получать более чёткие и глубокие изображения человеческого тела. То же самое относится к квантовым компьютерам. Сильные магнитные поля разрушают квантовые состояния кубитов и делают невозможным значительное масштабирование систем. Поможет ли с этим новое открытие, пока неясно, но надежда на прорыв всегда остаётся.

В своём эксперименте учёные из МИТ и их коллеги из японского Национального института материаловедения, проверили воздействие магнитного поля на три уложенных друг на друга слоя графена. Средний слой графена физики повернули на угол 1,56 градуса по отношению к внешним слоям. Это так называемый «магический» угол, при котором графен приобретает новые свойства, например, становится сверхпроводником. Применив к этому бутерброду постоянный магнит, учёные обнаружили, что магнитное поле постепенно подавляет эффект сверхпроводимости, но позже она возвращается и не пропадает вплоть до напряжённости 10 Тесла (более сильного магнита в лаборатории не нашлось, так что это может быть не предел материала).

Физики считают, но пока не уверены в этом, что электроны в повёрнутом под «магическим углом» трехслойном графене приобретают спин-триплетный характер — они образуют куперовские пары с полным спином равным 1. В обычном сверхпроводнике электроны в куперовских парах отталкиваются (их полный спин равен 0) и плохо сопротивляются внешнему магнитному полю. В спин-триплетных сверхпроводниках — редчайшем типе сверхпроводников — куперовские пары за счёт более сильного сцепления электронов остаются устойчивы к внешним магнитным полям и не теряют сверхпроводимости до довольно сильных значений напряжённости.

Если физикам удастся доказать, что повёрнутый под «магическим углом» трехслойный графен — это спин-триплетный сверхпроводник, то это откроет путь к новым сверхпроводящим материалам, что расширит область применения этого эффекта.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме
Прежде чем оставить комментарий, пожалуйста, ознакомьтесь с правилами комментирования. Оставляя комментарий, вы подтверждаете ваше согласие с данными правилами и осознаете возможную ответственность за их нарушение.
Все комментарии премодерируются.
Комментарии загружаются...
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥