Исследователи из Массачусетского технологического института (США) представили данные, свидетельствующие о том, что природный графит на микроскопическом уровне таит в себе гораздо больше физических загадок, чем считалось ранее. Согласно публикации в журнале Nature, определенная кристаллическая структура внутри этого распространенного материала демонстрирует сразу несколько форм сверхпроводимости.
В центре внимания ученых оказался ромбоэдрический графен — природная модификация графита, представляющая собой стопку из четырех или пяти атомарных слоев углерода, смещенных друг относительно друга по принципу лестничных ступеней. В ходе экспериментов команда под руководством доцента Лонга Джу выяснила, что при удалении электронов из этой структуры материал начинает вести себя нетрадиционно.
Вместо одного состояния сверхпроводимости, при котором электроны движутся с нулевым сопротивлением, авторы работы зафиксировали четыре различных варианта. Самым интригующим результатом стало поведение трех из них в условиях сильного внешнего магнитного поля. Обычно магниты разрушают сверхпроводящие пары электронов, однако в данном случае графен проявил устойчивость. При параллельном приложении поля сверхпроводимость не исчезала.
Еще более показательный эффект наблюдался при перпендикулярной ориентации магнитного поля. В этом режиме физики отметили неожиданное усиление сверхпроводящих свойств. Критическая температура перехода в сверхпроводящее состояние повысилась с 55 до примерно 90 милликельвинов, а материал стал выдерживать на 50–60% больший ток до момента разрушения состояния.
По мнению Лонга Джу, такая аномальная реакция на магнитное поле открывает простор для теоретических дискуссий. Ученые предполагают, что в ромбоэдрическом графене при определенной плотности электронов пары могут формироваться из частиц с одинаковым направлением спина. Это позволяет магнитному полю не разрывать пару, а, напротив, поддерживать ее конфигурацию.
Ранее в России предложили новый способ создания электроники на графене.
