Sciencemag.cz
Doporučujeme
Jak známo, supravodivé látky lze měnit na izolanty zvýšením vnějšího magnetického pole nad určitou maximální hodnotu. Grafen v kombinaci s nitridem bóru ale umožňuje realizovat tento proces vratně a pomocí jednoduchého přepínače.
Na Berkeley Lab přišli se systémem, kdy se tři monoatomární vrstvy grafenu vloží mezi dvě vrstvy nitridu bóru. Tento systém pak vykazuje supravodivost při vyšších teplotách, než by se dalo očekávat, i když nejde o žádný rekord. Navíc je již známo, že u grafenu lze s maximální teplotou supravodivosti manipulovat už jen tím, že obě vrstvy vůči sobě otáčíme („magický úhel“ 1,1 ºC). V tomto případě má být supravodivost dána speciálními vzory, které vytváří dva 2D materiály na sobě/překryv jejich buněk (viz obrázek).
Zajímavé na celém uspořádání má být hlavně jednoduché přepínání mezi supravodivou fází a izolátorem (Mottovým izolátorem – viz také: Grafen jako Mottův izolátor i supravodič). Při teplotě 4K lze na brány systému působit vnějším elektrickým polem, jehož následkem se v zařízení všechny volné buňky zaplní elektrony a z materiálu se stává izolant. Další zvýšení napětí ale tyto elektrony opět rozpohybuje a systém je rázem supravodivý. Bez nitridiu bóru a překryvů obou mřížek podobný efekt nefunguje.
Takto přepínaný systém by se mohl uplatnit v budoucích tranzistorech nebo kvantových počítačích. Bezprostřednější je využití pro další výzkum příslušných exotických stavů, kdy je možné v jediném zařízení snadno zkoumat obě fáze vedle sebe. Nakonec kombinace grafenu s nitridem bóru toho nejspíš umožní ještě mnohem víc.
Grafen v nitridu bóru. kredit: Guorui Chen et al./Berkeley Lab
šedě: grafen
modře a červeně: nitrid bóru
zeleně: právě tyto buňky mohou umožňovat supravodivost
Guorui Chen et al, Signatures of tunable superconductivity in a trilayer graphene moiré superlattice, Nature (2019). DOI: 10.1038/s41586-019-1393-y
Lawrence Berkeley National Laboratory
Zdroj: Eurekalert.org
