Новое исследование Чикагского университета и Университета Шаньси открыло способ моделирования сверхпроводимости с помощью лазерного света. Сверхпроводимость возникает, когда два листа графена слегка скручиваются, когда они накладываются друг на друга. Их новая техника может быть использована для лучшего понимания поведения материалов и потенциально может открыть путь для будущих квантовых технологий или электроники. Соответствующие результаты исследования были недавно опубликованы в журнале Nature.

Четыре года назад исследователи из Массачусетского технологического института сделали поразительное открытие: если обычные листы атомов углерода скручиваются при укладке друг на друга, их можно превратить в сверхпроводники. Редкие материалы, такие как «сверхпроводники», обладают уникальной способностью безупречно передавать энергию. Сверхпроводники также являются основой современной магнитно-резонансной томографии, поэтому ученые и инженеры могут найти им множество применений. Однако у них есть несколько недостатков, например, для правильной работы требуется охлаждение ниже абсолютного нуля. Исследователи полагают, что если они полностью поймут физику и эффекты, они смогут разработать новые сверхпроводники и открыть различные технологические возможности. Лаборатория Чина и исследовательская группа Университета Шаньси ранее изобрели способы воспроизведения сложных квантовых материалов с использованием охлажденных атомов и лазеров, чтобы облегчить их анализ. Тем временем они надеются сделать то же самое с искривленной двухслойной системой. Итак, исследовательская группа и ученые из Университета Шаньси разработали новый метод «моделирования» этих скрученных решеток. После охлаждения атомов они с помощью лазера расположили атомы рубидия в две решетки, расположенные друг над другом. Затем ученые использовали микроволны, чтобы облегчить взаимодействие между двумя решетками. Оказывается, эти двое хорошо работают вместе. Частицы могут перемещаться сквозь материал, не замедляясь трением, благодаря явлению, известному как «сверхтекучесть», которое похоже на сверхпроводимость. Способность системы изменять ориентацию скручивания двух решеток позволила исследователям обнаружить новый вид сверхтекучести в атомах. Исследователи обнаружили, что они могут регулировать силу взаимодействия двух решеток, изменяя интенсивность микроволн, и вращать две решетки с помощью лазера без особых усилий, что делает эту систему удивительно гибкой. Например, если исследователь хочет исследовать более двух, трех или даже четырех слоев, описанная выше установка позволяет легко это сделать. Каждый раз, когда кто-то открывает новый сверхпроводник, мир физики смотрит на него с восхищением. Но на этот раз результат особенно интересен, поскольку он основан на таком простом и распространенном материале, как графен.