Překvapivý objev v grafenu: Směr největšího odporu kovu určuje nejsilnější supravodivost

Vědci z Brownovy univerzity, Harvardovy univerzity a Národního institutu pro materiálové vědy v Japonsku nedávno odhalili překvapivou souvislost mezi kovovostí a supravodivostí v trojvrstvém grafenu s magickým úhlem zkroucení.

Vědci z Brownovy univerzity, Harvardovy univerzity a Národního institutu pro materiálové vědy v Japonsku nedávno odhalili překvapivou souvislost mezi kovovostí a supravodivostí v trojvrstvém grafenu s magickým úhlem zkroucení. Jejich zjištění, publikovaná v časopise Nature Physics, nabízí nový pohled na základní mechanismy nekonvenční supravodivosti pozorované v tomto třívrstvém materiálu.

Supravodivost je stav hmoty charakterizovaný nulovým elektrickým odporem, obvykle při velmi nízkých teplotách. V některých supravodičích se elektrony spontánně uspořádávají preferovaným směrem, což narušuje rotační symetrii – tento jev je znám jako elektronická nematicita. Některé supravodiče také vykazují zvláštní kovovost, fázi s neobvyklými změnami elektrického odporu, které nelze vysvětlit standardními fyzikálními teoriemi. Výzkumníci se zaměřili na to, jak se tyto jevy vzájemně ovlivňují.

Historicky bylo známo, že úhlová symetrie supravodivosti obsahuje důležité vodítka k jejímu základnímu mechanismu. Interpretace této symetrie však byla složitá, protože normální kovový stav nad supravodivým přechodem je často již anizotropní (vykazuje směrovou závislost). Tým vyvinul nový experimentální rámec, který jim umožnil sledovat, jak se směrové elektronické vlastnosti materiálu vyvíjejí kontinuálně z kovového stavu do supravodivého. Zjistili, že směr, ve kterém je supravodivost nejsilnější, je přímo spojen s anizotropií přítomnou již v kovové fázi. Konkrétně, nejrobustnější supravodivost se objevuje ve směru, ve kterém je kovová fáze nejvíce rezistentní. Jinými slovy, směr, který se v kovovém stavu jeví jako nejméně příznivý pro tok proudu, se ukázal být nejpříznivějším směrem pro vznik supravodivosti.

Tento směrový vztah naznačuje, že nematicita (směrové elektronické uspořádání), zvláštní kovovost a supravodivost nejsou nezávislé jevy, ale jsou hluboce propojeny. Nové experimentální metody, které vědci zavedli, se ukázaly jako velmi slibné pro zkoumání kvantových jevů ve dvourozměrných materiálech. V budoucnu by stejný přístup mohl být použit ke studiu supravodivosti a dalších jevů v široké škále jiných materiálů, včetně moiré systémů a vysokoteplotních supravodičů. Cílem je odhalit univerzální vzorce, které spojují symetrii supravodivosti s měřitelnými transportními signaturami a získat hlubší vhled do mechanismů, které pohánějí supravodivost a další korelované kvantové jevy.