Физики обнаружили сильную сверхпроводимость в сверхрешетке из графена

Группа исследователей из Швейцарской высшей технической школы Лозанны, Свободного университета Берлина и других институтов обнаружила сильную сверхпроводимость в так называемой сверхрешетке, созданной на основе трехслойного графена. Результаты их работы, опубликованные в журнале Nature Physics, открывают новые перспективы для создания квантовых материалов.

В основе открытия лежит явление, возникающее при укладке слоев графена с небольшим углом поворота, что формирует муаровую решетку. Ученые пошли дальше, создав систему с двумя разными углами поворота. Это привело к наложению нескольких муаровых узоров и образованию сверхрешетки (supermoiré lattice). Изначально исследователи ставили иную цель, но в процессе измерений обнаружили, что фазовая диаграмма устройства фундаментально отличается от ожидаемой.

Чтобы подтвердить наличие сверхпроводимости, ученые провели низкотемпературные измерения электрического сопротивления. Ключевым свидетельством стало падение сопротивления почти до нуля. Важно, что сильная сверхпроводимость наблюдалась в устройстве, которое не сохраняет зеркальную симметрию, поскольку два угла поворота между слоями графена были различны. Анализ указал на то, что электроны в системе испытывают влияние более крупной периодической структуры, подтверждая образование сверхрешетки.

По мнению исследователей, их работа демонстрирует, что взаимодействие между различными муаровыми решетками представляет собой новую степень свободы. Это открытие позволяет создавать новые квантовые состояния, комбинируя свойства уже известных систем, что в будущем может лечь в основу разработки материалов для квантовых технологий. Ученые планируют продолжить изучение природы сверхпроводимости в своей уникальной системе.