Sciencemag.cz
Doporučujeme
Fyzikové z MITu zkoumali grafen v podobě oblíbené dvojvrstvy s pootočením o magický úhel 1,1°. Když si s uspořádáním ještě trochu pohráli, ukázalo se, že struktura může být nejen supravodivá, ale tuto supravodivost lze také nečekaným způsobem zapínat a vypínat.
Již dříve se zjistilo, že v závislosti na intenzitě vnějšího elektrického pole se příslušná dvojvrstva může chovat buď jako izolant, nebo jako supravodič (tedy za příslušné teploty). Přepínání ale vyžadovalo odpovídající vnější pole dále udržovat.
Nový posun v twistronice („elektronika zkroucených a vrstvených 2D materiálů“) umožňuje přepínání pouhým pulzem. Pablo Jarillo-Herrero z MITu a jeho kolegové (včetně vědců z japonského National Institute for Materials Science) navrhli strukturu, kde k udržení supravodivosti není potřeba, aby vnější elektrické pole přetrvávalo. To se u supravodičů podařilo vůbec poprvé.
Samotná stohovaná struktura má podobu speciálního sendviče. Patřičně pootočená dvojvrstva grafenu je umístěna mezi 2D vrstvami nitridu boru (izolant). V roce 2019 výzkumníci ze Stanfordu dokázali přeměnit „magický“ grafen v podobném uspořádání pomocí vnějšího elektrického pole na feromagnet a zase zpět, což právě vedlo autory nové studie k tomu, aby něco podobného zkusili i se supravodivostí. „Magnetické“ uspořádání vypadalo tak, že horní vrstva nitridu boru byla zarovnána s horní vrstvou grafenu, spodní byla pootočena náhodně. Nové „supravodivé“ uspořádání navíc přesně specifikuje pootočení spodní vrstvy nitridu bóru – ta je vůči hornímu BN pootočena přesně o 30°. Vše je dále zapouzdřeno.
Vědci pomocí různých hodnot vnějšího napětí pak dokázali grafen měnit z izolantu na vodič a/nebo supravodič. Navíc se ale ukázalo, že tyto stavy přetrvávají i při odstranění vnějšího napětí (tzv. bistabilita). Autoři výzkumu netuší, proč přesně to takhle funguje, i když to nejspíš bude mít něco společného s feroelektrickou odezvou celého systému.
Objev by mohl vést k vytvoření ultrarychlých a energeticky účinných supravodivých tranzistorů např. pro neuromorfní elektroniku.
Dahlia Klein, Electrical switching of a bistable moiré superconductor, Nature Nanotechnology (2023). DOI: 10.1038/s41565-022-01314-x. www.nature.com/articles/s41565-022-01314-x
Zdroj: Massachusetts Institute of Technology / Phys.org
