Sciencemag.cz
Doporučujeme
Tři vrstvy grafenu, pootočené vůči sobě o „magický úhel“, vykazují zvláštní formu supravodivosti projevují se odolností stavu vůči vnějšímu magnetickému poli. Vydrží až 10 Tesla, tedy asi 3krát víc, než kdyby se jednalo supravodič běžného typu. Autoři nové studie z MITu a dalších institucí, stejná skupina, která takto zkonstruovaný trojvrstvý grafen i objevila, uvádějí, že by mohlo jít o polovodič typu spin-triplet.
Běžné supravodiče jsou založeny a elektronech spárovaných do dvojic, tzv. Cooperových párů, které v rámci dvojice mají vždy opačný spin. Vysoká magnetická pole dokážou pár elektronů roztrhnout a supravodivost mizí. Naopak u vzácné třídy supravodičů typu spin-triplet mají spiny dvou elektronů v páru stejnou hodnotu a magnetické pole je od sebe odtrhnout nedokáže, respektive až při mnohem vyšších hodnotách.
Třívrstvý grafen má oproti dvojvrstvě s magickým úhlem, kde bylo exotické chování zaznamenáno již dříve, některé lepší vlastnosti – vydrží jak vyšší magnetické pole, tak si supravodivost udržuje také při vyšší teplotě. Další rozdíl je v tom, že v případě dvojvrstvého grafenu se se nejčastěji experimentuje s otočením vrstev o 1,1° („magický úhel“), zde autoři studie použili 1,56°, a to tak, vnější vrstvy byly zarovnané a vůči nim pootočená ta prostřední. Co je ještě zvláštnější, při zvyšování intenzity vnějšího magnetického pole supravodivost zmizela, ale po dalším zvyšování se objevila znovu; takové chování není u běžných supravodičů známo vůbec. Výše uvedená hodnota 10 T odpovídá maximu magnetu, který měli vědci v laboratoři k dispozici, samotný horní limit znám není.
Exotická supravodiče by mohly mj. výrazně vylepšit techniku zobrazování magnetickou rezonancí, kde právě kvůli nutnosti zajištění supravodivosti dosud existuje limit 1-3 T. Magnetická rezonance fungující v intenzivnějších polích by umožňovala větší rozlišení/ostrost včetně dosahu do větší hloubky tkáně. Dalším možným oborem využití jsou kvantové počítače založené na supravodičích. Kvantové stavy založené na magnetech typu spin-triplet by měly být mnohem robustnější a tím umožňovat i delší dobu výpočtu.
Pauli-limit violation and re-entrant superconductivity in moiré graphene, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-03685-y , www.nature.com/articles/s41586-021-03685-y
Zdroj: Massachusetts Institute of Technology / Phys.org
