Последнее открытие графена может помочь в создании сверхпроводников

Последнее открытие графена может помочь в создании сверхпроводников

Наложение двух сетчатых экранов приводит к появлению красивых рисунков при смещении одного экрана. Эти «муаровые узоры» давно очаровывают художников, исследователей и математиков и используются в моде, печати и банкнотах.

Слева: это изображение, полученное с помощью сканирующего туннельного микроскопа, показывает муаровый рисунок в витом двухслойном графене с «магическим углом». Справа: сканирующая туннельная зарядовая спектроскопия, метод, изобретенный группой профессора Евы Андрея, выявляет коррелированные электроны, как показано чередующимися полосами положительного (синего) и отрицательного (красного) заряда, которые образовались в витом двухслойном графене «магический угол», который виден на изображении слева (Фото предоставлено: Yuhang Jiang / Rutgers University-New Brunswick)

В настоящее время команда под руководством Рутгерса нашла способ разгадать одну из самых давних загадок в физике материалов, обнаружив, что при наличии муарового рисунка в графене электроны объединяются в полосы, похожие на солдат в строю. .

Их результаты, опубликованные в журнале Nature могут помочь исследователям в поиске квантовых материалов, таких как сверхпроводники, которые будут функционировать при комнатной температуре. Такие материалы значительно уменьшат потребление энергии, сделав электронные устройства и передачу энергии более эффективными.

«Наши выводы дают важную подсказку к загадке, связывающей форму графена, называемого витым двухслойным графеном, со сверхпроводниками, которые могут работать при комнатной температуре», сказала старший автор Ева Ю. Андрей, Совет директоров Губернатор, профессор кафедры физики и астрономии в Школе искусств и наук Университета Рутгерса в Нью-Брансуике.

Графен – атомарно тонкий слой графита, найденный в карандашах, – это сетка, состоящая из атомов углерода, которая напоминает соты. Он является отличным проводником электричества и намного прочнее стали.

Команда под руководством Рутгерса исследовала витой двухслойный графен, разработанный путем наложения двух слоев графена и их незначительного смещения. Это формирует «угол закручивания», который вызывает муаровый узор, который быстро меняется при изменении угла закручивания.

В 2010 году команда Андрея узнала, что муаровые узоры, сделанные с использованием витого двухслойного графена, помимо привлекательности, оказывают радикальное влияние на электронные свойства материала. Это связано с тем, что муаровый узор замедляет электроны, которые проводят электричество в графене и перемещаются мимо друг друга с феноменальной скоростью.

При так называемом магическом угле наклона около 1,1 ° эти электроны притягиваются практически в неподвижном состоянии. Летаргические электроны начинают видеть друг друга и смешиваться со своими соседями, чтобы двигаться в замке. Следовательно, материал приобретает замечательные свойства, такие как магнетизм или сверхпроводимость.

Используя метод, изобретенный командой Андрея для исследования витого двухслойного графена, команда обнаружила состояние, в котором электроны располагаются в виде полос, которые являются прочными и трудноразрушаемыми.

Наша команда обнаружила близкое сходство между этой особенностью и аналогичными наблюдениями в высокотемпературных сверхпроводниках, предоставив новые доказательства глубокой связи, лежащей в основе этих систем, и открыла путь к раскрытию их непреходящей тайны.

Ева Ю. Андрей, профессор кафедры физики и астрономии, Школа искусств и наук, Рутгерс

Пост-док Рутгерса Юхан Цзян является ведущим автором. Соавторами Rutgers являются пост-доктор Цзиньхай Мао, аспирант Синьюань Лай и профессор Кристьян Хауле. Исследователи из Национального института материаловедения в Японии также внесли свой вклад в исследования.

Источник: https://www.rutgers.edu/

Source link