Ny undersøgelse forklarer, hvorfor superledning finder sted i grafen

grafen, et enkelt ark kulstofatomer, har mange ekstreme elektriske og mekaniske egenskaber. To år siden, forskere viste, hvordan to plader lagt oven på hinanden og snoet i den helt rigtige vinkel kan blive superledende, så materialet mister sin elektriske resistivitet. Nyt arbejde forklarer, hvorfor denne superledning sker i en overraskende høj temperatur.

Forskere ved Aalto University og University of Jyväskylä viste, at grafen kan være en superleder ved en meget højere temperatur end forventet. på grund af en subtil kvantemekanisk effekt af grafens elektroner. Resultaterne blev offentliggjort i Fysisk gennemgang B . Resultaterne blev fremhævet i Fysik synspunkt fra American Physical Society, og ser ud til at sætte gang i livlig diskussion i fysiksamfundet.

Opdagelsen af ​​den superledende tilstand i snoet dobbeltlagsgrafen blev udvalgt som årets fysikgennembrud 2018 af magasinet Physics World, og det ansporede til en intens debat blandt fysikere om oprindelsen af ​​superledning i grafen. Selvom superledning kun blev fundet ved et par grader over temperaturens absolutte nulpunkt, at afdække dens oprindelse kunne hjælpe med at forstå højtemperatur-superledere og give os mulighed for at producere superledere, der fungerer nær stuetemperatur. En sådan opdagelse er blevet betragtet som en af ​​fysikkens "hellige grale", da det ville give mulighed for at betjene computere med et radikalt mindre energiforbrug end i dag.

Det nye arbejde kom fra et samarbejde mellem Päivi Törmäs gruppe ved Aalto Universitet og Tero Heikkiläs gruppe ved Jyväskylä Universitet. Begge har undersøgt de typer af usædvanlig superledning, der sandsynligvis findes i grafen i flere år.

"Den geometriske effekt af bølgefunktionerne på superledning blev opdaget og undersøgt i min gruppe i flere modelsystemer. I dette projekt var det spændende at se, hvordan disse undersøgelser knytter sig til virkelige materialer, " siger hovedforfatteren til værket, Aleksi Julku fra Aalto Universitet. "Udover at vise relevansen af ​​den geometriske effekt af bølgefunktionerne, vores teori forudsiger også en række observationer, som eksperimentelerne kan kontrollere, " forklarer Teemu Peltonen fra Universitetet i Jyväskylä.