Sciencemag.cz
Doporučujeme
Supravodivé vrstvy grafenu mohou být současně kvazikrystalem.
Twistronika, tedy obor zkoumající chování monoatomárních nebo jinak tenkých materiálů, jejichž více vrstev je položeno na sobě a vůči sobě různě posunuto či pootočeno (twist), se protla s dalším zajímavým oborem fyziky, s kvazikrystaly,
V nová práci studii z MITu a dalších institucí položili tři listy grafenu na sebe a dva z nich stočil pod mírně odlišnými úhly. Ukázalo se, že systém přitom vytvořil kvazikrystal. Fyzikové včetně specialistů na kvazikrystaly pak vyladili tento kvazikrystal tak, aby byl supravodivý, i když pouze za velmi nízkých teplot. V systému bylo navíc zaznamenáno narušení symetrie týkající se chování elektronů (poznámka PH: co se tím přesně myslí?) a další exotické fyzikální jevy. Výzkumníci připouštějí, že chování systému stále plně nerozumějí.
Aviram Uri et al, Superconductivity and strong interactions in a tunable moiré quasicrystal, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06294-z
Zdroj: Materials Research Laboratory, Massachusetts Institute of Technology / Phys.org
Vědci se zabývali otázkou, jak se při výzkumu supravodivosti dá využít strojové učení. Cílem bylo najít supravodiče prvního typu (konvenční, s Cooperovými páry), které by fungovaly při co nejvyšší teplotě a nevyžadovaly obří tlaky nebo dokonce fungovaly i při tlaku nulovém. Studie se zaměřila na hydridy chromu CrH a CrH2. Přitom se objevila řada překážek – např. to, že pro nulové tlaky skoro nemáme k dispozici data, která by šla pro strojové učení využít. Jinak databáze supravodičů jsou bývají dnes už sice docela obsáhlé, ale často postrádají detaily o atomové struktuře, čili pro další předpovědi jsou využitelné jen omezeně. Důležitým krokem výzkumu proto bylo sestavení databáze vysokoteplotních supravodičů za vysokého tlaku a pak pokus zjistit, jak tlak ovlivňuje atomovou strukturu příslušných látek (čili jak lze data extrapolovat pro nižší tlaky). Výsledek zní, že CrH a CrH2 by měly být supravodivé při teplotě asi 10 až 20 K i při nulovém tlaku. Hlavním cílem ovšem je vytvořit platformu, která by umožnila hledání vysokoteplotních supravodičů právě pomocí strojového učení.
Huan Tran et al, Machine-learning approach for discovery of conventional superconductors, Physical Review Materials (2023). DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.7.054805
Zdroj: University of California – San Diego / Phys.org
Výzkumníci z Oak Ridge National Laboratory (spadá pod Ministerstvo energetiky USA) vytvořili nový systém kombinující supravodiče a topologické izolanty, tedy materiály, které mají elektricky vodivých povrch, ale nikoliv vnitřek. Výsledkem je atomárně ostré rozhraní mezi krystalickými tenkými vrstvami s různým symetrickým uspořádáním atomů. Toto rozhraní může být zdrojem exotické fyziky a hostit jedinečný kvantový stavební blok s potenciálem být vynikajícím qubitem, tedy základní stavební jednotkou kvantového počítače. Vlastnosti obou materiálů lze upravovat nezávisle na sobě, což umožňuje přesně ladit i samotné rozhraní. Autoři výzkumu uvádějí, že tímto laděním se jim na rozhraní podařilo vytvořit např. i Majoranovy (kvazi)částice, tedy takové, které jsou současně svými antičásticemi. Více Majoranových částic si pak v systému pamatuje své pohyby vůči sobě, „vědí o sobě“ a tento proces by se dal využít k zakódování kvantové informace a k novým způsobům výpočtu.
Co se týče konkrétní realizace rozhraní, autoři výzkumu nejprve společným nanesením železa, selenu a telluru vytvořili supravodič o tloušťce jedné atomární vrstvy. Supravodičová mřížka železa, selenu a telluru se skládala z uspořádaných čtvercových buněk, zatímco topologický izolant měl podobu sítě přilehlých trojúhelníků, takže spojení systému do jednoho celku nebylo vůbec snadné, uvádí průvodní tisková zpráva.
Vědci z Oak Ridge National Laboratory použil epitaxi molekulárním svazkem k vypěstování tenké vrstvy rozhraní topologického izolantu a supravodivého materiálu, a to postupem „atom po atomu“. Připojení vodičů k rozhraní topologického izolantu a supravodiče umožňuje realizovat a zkoumat dosud neznámé elektronické jevy. Vědci usilují o qubity založené na teoretických Majoranových částicích. Kredit: Carlos Jones/ORNL, U.S. Dept of Energy
Robert G. Moore et al, Monolayer Superconductivity and Tunable Topological Electronic Structure at the Fe(Te,Se)/Bi2Te3 Interface, Advanced Materials (2023). DOI: 10.1002/adma.202210940
Zdroj: Oak Ridge National Laboratory / Phys.org
