Ученые знают, как превратить графен в сверхпроводник

Изучая свойства «бутербродов» из одноатомных слоев углерода и кальция, американские ученые установили, что графен можно превратить в сверхпроводящую материю.

При помощи новой методики мы впервые смогли продемонстрировать, как электроны в слоях графена в этом «бутерброде» объединяются в куперовские пары, что обеспечивает сверхпроводимость, а также раскрыть роль слоев кальция. Теперь можно говорить о том, что мы полностью понимаем то, как зарождается сверхпроводимость в этом материале.

– Джонатан Собота из Стэнфордского университета (США)

Используя синхротронный излучатель SSRL в составе Национальной ускорительной лаборатории SLAC в Стэнфорде, Собота и его коллеги изучили структуру «бутерброда» из графена и сверхтонких листов кальция. В результате авторам исследования удалось раскрыть секрет сверхпроводимости для графена и найти методы воплощения его на практике.

О том, что «бутерброды» из графена и кальция обладают сверхпроводящими свойствами, известно, как отмечают авторы исследования, уже около 10 лет. А вот как возникает эта сверхпроводимость – ученые не могли понять. Поэтому попытки последних лет воспроизвести это свойство в «чистом» графене и в других материалах были безуспешными.

Ученые под руководством Соботы «просветив» при помощи рентгеновского излучения кусочки из листов графита и кальция, выяснили, как двигаются электроны внутри «бутерброда», и как образуются обеспечивающие сверхпроводимость «куперовские пары» – связанное состояние двух взаимодействующих через фонон электронов.

Авторы исследования отмечают, что главную роль в формировании этих пар играет графен, а вспомогательные роли – кальций.

Благодаря полученным данным уже в ближайшей перспективе ученые смогут создать сверхпроводящий графен, что позволит на его основе разрабатывать сверхбыстрые транзисторы и квантовые вычислительные устройства.