Ученые получили графеновый сверхпроводник

Плоский одноатомный слой углерода образует графен – материал, который сразу показал массу удивительных свойств. Он необычайно механически прочен, отлично проводит тепло и, как предсказывает теория, должен быть сверхпроводником, то есть демонстрировать нулевое сопротивление протекающему току. Впервые добиться этого удалось лишь в прошлом году, допировав кристаллическую решетку графена кальцием. Однако этот подход больше похож на хитрость: превращение в сверхпроводник требует внедрения атомов кальция в структуру самого материала, так что его после этого вряд ли можно назвать чистым графеном.

«Уже давно было показано, что при подходящих условиях графен должен совершать фазовый переход и становиться сверхпроводящим, – говорит один из авторов работы, кембриджский физик Джейсон Робинсон (Jason Robinson). – Идея нашей работы состояла в том, чтобы соединить графен со сверхпроводником, как бы “включив” скрытую в нем самом электропроводимость». Статья, в которой Джейсон и его коллеги из Великобритании, Израиля и Норвегии рассказывают о своих экспериментах, опубликована журналом Nature Communications.

Стоит пояснить, что в сверхпроводниках электроны объединяются в куперовские пары, которые, в зависимости от сочетания свойств этих связанных электронов, проявляют разные типы сверхпроводимости. Ученые использовали хорошо изученный сверхпроводящий материал – оксид празеодима-церия-меди (Praseodymium Cerium Copper Oxide, PCCO), куперовские пары в котором образуют способную двигаться с нулевым сопротивлением d-волну.

Однослойные образцы графена ученые помещали на подложку РССО, после чего с помощью туннельной микроскопии и спектроскопии исследовали его электрические свойства. Судя по полученным данным, графен проявлял сверхпроводимость, причем ее оказалось легко отличить от сверхпроводимости самой подложки: она связана с другой формой куперовских пар, p-волной.

Если эти результаты подтвердятся, то графен окажется еще интереснее, чем ожидалось. Он станет первым полученным учеными материалом с p-волновой сверхпроводимостью при температуре выше –269 °C. Возможно, его изучение позволит создать и новые такие материалы для следующих поколений электрической и электронной техники.