Viritettävää suprajohtavuutta

Taiteilijan näkemys taikakulmaan kierretystä kolmikerroksisesta grafeenista. Tiukasti sitoutuneet elektronit (keltaiset pallot, joita on yhdistää siniset halot) osoittavat uuden rakenteen vahvasti kytketyn suprajohtavan tilan.

Kun kaksi grafeeniarkkia pinotaan toistensa päälle juuri oikeassa kulmassa, kerrostettu rakenne muuttuu epätavanomaiseksi suprajohteeksi.

Nyt alkuperäinsenkin löydön tehneen Pablo Jarillo-Herrero ja hänen ryhmänsä raportoivat superjohtavuutta havaitun kolmen grafeenilevyn kerrostuksessa, jonka keskikerros on kiertynyt uudessa kulmassa ulkokerroksiin nähden. Myös Harvardin yliopiston tieteilijät ovat tutkineet samaa ilmiötä.

Tämä uusi kolmikerroksinen kokoonpano osoittaa suprajohtavuutta, joka on vankempi kuin kaksikerroksinen vastine.

Pian alkuperäisen löydön teoreetikot ehdottivat, että jos kolme grafeeniarkkia pinottaisiin niin, että keskikerrosta kierrettäisiin 1,56 astetta ulkokerroksiin nähden, kierretty kokoonpano luo eräänlaisen symmetrian, joka kannustaisi materiaalin elektroneja muodostamaan pariliitoksen ja virrankulun suprajohtavasti.

Tutkijat ryhtyivät toimiin ja havaitsivat teorian toimivan. Jarillo-Herrero kommentoi, että rakenteen suprajohtavuuden tarkka syy - joko sen symmetrian vuoksi, kuten teoreetikot ehdottivat, tai ei - jää vielä nähtäväksi, ja tutkijat aikovat testata sitä tulevissa kokeissa.

"Tällä hetkellä meillä on korrelaatio, mutta ei syy-yhteyttä", hän sanoo. "Nyt ainakin meillä on polku mahdollisesti tutkia suuri joukko uusia suprajohteita tämän symmetriaidean perusteella."

Uutta kolmikerroksista rakennettaan tutkiessaan tiimi havaitsi pystyvänsä hallitsemaan sen suprajohtavuutta soveltamalla ulkoista hilajännitettä kahden tai kolmen elektrodin kautta. Tutkijoiden mukaan nämä kaksi itsenäistä säätötapaa antavat paljon ymmärrystä olosuhteista, joissa suprajohtavuus esiintyy, mikä voi antaa käsityksen avainfysiikasta, joka on kriittinen tällaisen epätavallisen suprajohtavan tilan muodostumiselle.

"Vaikka heikosti vuorovaikutuksessa olevat suprajohteet ovat hauraita ja menettävät suprajohtavuuden lämmitettäessä muutamiin kelvineihin, vahvat kytkentäiset suprajohtimet ovat paljon joustavampia, mutta paljon vähemmän ymmärrettyjä. Vahvan kytkentäisen suprajohtavuuden ymmärtäminen yksinkertaisessa ja viritettävässä järjestelmässä, kuten kolmikerroksisen, voisi tasoittaa tietä lopulta kehittää teoreettinen käsitys vahvasti kytketyistä suprajohteista korkean lämpötilan, ehkä jopa huoneen lämpötilan suprajohtimen tavoitteen saavuttamiseksi", kertoo puolestaan Harvardin tutkijatohtori Eslam Khalaf.

Aiheesta aiemmin:

Eksitoneja ja kvanttimateriaaleja

Uusia tiloja grafeenin taikakulmassa