Ostateczny dowód natury: Eksperymenty ujawniają tajemnice nadprzewodnika Grafene „Magic Corner”!

Teraz nowy eksperyment na Uniwersytecie Princeton ujawnił, w jaki sposób ten tak zwany „Magic Horn” skręconego grafenu bilevel może wywołać nadprzewodnictwo, a naukowcy z Princeton dostarczyli na to solidne dowody. Ich badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature 31 lipca 2019 r.

Istnieje nawet nazwa tego pola „Twiistronics”. Częścią podniecenia jest to, że materiał jest łatwiejszy do zbadania niż istniejące nadprzewodnicy, ponieważ ma tylko dwie warstwy i tylko jeden atom, węgiel. B. Andrei Bernevig, profesor fizyki, który specjalizuje się w wyjaśnianiu teorii złożonych materiałów, powiedział, że główną cechą nowego materiału jest to, że jest to plac zabaw, na którym ludzie myślą o fizyce od 40 lat.

Wydaje się, że nadprzewodność nowego materiału działa poprzez mechanizm bardzo różny od mechanizmu tradycyjnych nadprzewodników. Tradycyjne nadprzewodnicy są obecnie używane w potężnych magnesach i innych ograniczonych zastosowaniach. Nowy materiał jest podobny do Copesper, oparty na miedzi superprzewodnik o wysokiej temperaturze odkryty w latach 80.
Odkrycie mieści doprowadziło do nagrody Nobla w 1987 roku w dziedzinie fizyki. Nowy materiał składa się z dwóch kawałków węgla o grubości atomów, znanych jako grafen. Grafen był także przyczyną nagrody Nobla w 2010 roku w dziedzinie fizyki. Grafen ma płaską strukturę komórkową, jak ogrodzenie drutu.
Wiele prostych metali jest również nadprzewodzących, ale wszyscy odkrywcy o wysokiej temperaturze odkryte do tej pory, w tym miedzi, wykazali wysoce zaplątane stany spowodowane przez elektrony odstraszające się nawzajem.
Wydaje się, że silna interakcja między elektronami jest kluczem do osiągnięcia nadprzewodnictwa wyższej temperatury.
Aby rozwiązać ten problem, badacze Princeton zastosowali skaningowy mikroskop tunelowy.
Mikroskop jest tak wrażliwy, że może obrazować poszczególne atomy na powierzchni.
Zespół zeskanował próbki „magicznego rogu” skręconego grafenu i kontrolował liczbę elektronów, stosując napięcie do pobliskich elektrod.
To badanie dostarcza informacji mikroskopowych, które zniekształca elektroniczne zachowanie grafenu dwuwarstwowego, podczas gdy większość innych badań dotychczas monitorowała makroskopowe przewodność.
Dostosowując liczbę elektronów do bardzo niskich lub bardzo wysokich stężeń, zaobserwowano, że elektrony zachowują się prawie niezależnie, podobnie jak w prostych metalach.
Jednak gdy w układzie znajduje się krytyczne stężenie elektronów nadprzewodzących, elektrony nagle wykazują oznaki silnej interakcji i splątania.
W stężeniach, w których występuje nadprzewodność, poziomy energii elektronów stają się zaskakująco powszechne, a sygnały te potwierdzają silne interakcje i splątanie.
Mimo to, podczas gdy eksperymenty te otwierają drzwi do dalszych badań, potrzebne są dalsze badania, aby szczegółowo zrozumieć rodzaje uwikłania, które ma miejsce.
Wiele nie wiadomo na temat tych systemów i nie jest dalekie od drapania powierzchni tego, czego można się nauczyć poprzez modelowanie eksperymentalne i teoretyczne.