麻省理工学院物理学家观察到一种罕见的超导类型的迹象，称为魔法扭曲的三层石墨烯。在一项研究中自然，研究人员报告说，该材料在高达10个特斯拉的高磁场上表现出超导性，这是材料预计是常规超导体的三倍。
结果很大程度上表明，最初由同一组发现的魔法角三层石墨烯是一种非常罕见的超导体类型，被称为“自旋三角体”，它不受高磁场的影响。这种异国情调的超导体可以极大地改善诸如磁共振成像之类的技术，该技术使用磁场下的超导电线与产生和图像生物组织共鸣。MRI机器目前仅限于1至3 Tesla的磁铁场。如果可以使用自旋三角体超导体建造，则MRI可以在较高的磁场下运行，以产生更清晰，更深的人体图像。
三层石墨烯中自旋三角体超导性的新证据也可以帮助科学家设计更强的超导体用于实用量子计算。
“这项实验的价值是它教会了我们关于材料如何行为的基本超导性的知识，因此，借助这些教训，我们可以尝试为其他材料设计原理，这些原理更容易制造，这可能会给您带来更好的帮助亚博网站下载超导，”麻省理工学院的塞西尔和艾达绿色物理学教授Pablo Jarillo-Herrero说。
他在论文中的合着者包括MIT的Postdoc Yuan Cao和研究生Jeong Min Park，以及日本国家材料科学研究所的Kenji Watanabe和Takashi Taniguchi。亚博网站下载亚博老虎机网登录
奇怪的转变
超导材料的定义是它们的超高效传导亚博网站下载能力而不会损失能量。当暴露于电流时，超导体夫妇中的电子将以“库珀对”为单位，然后在没有阻力的情况下穿过材料，例如在快速火车上的乘客。
在绝大多数超导体中，这些乘客对具有相反的旋转，一个电子旋转，另一个电子旋转 - 一种称为“旋转单元”的构型。除了在高磁场下，这些对通过超导体的速度愉快地速度，这可以将每个电子的能量朝相反的方向移动，从而将两对拆开。通过这种方式，通过机制，高磁场会使传统的旋转式超导体中的超导能力脱轨。
“这就是为什么在大型磁场中，超导性消失的最终原因，”帕克说。
但是，存在一些异国情调的超导体，这些超导体对磁场不渗透，最大的强度。这些材料通过亚博网站下载具有相同自旋的电子对 - 一种被称为“自旋三重奏”的特性。当暴露于高磁场时，库珀对中两个电子的能量沿相同方向移动，而不论磁场强度如何，它们没有被拉开而是继续不受干扰。
Jarillo-Herrero的小组很好奇Magic-Angle Trilayer石墨烯是否可能带有这种更不寻常的旋转三角体超导性的迹象。该团队在研究石墨烯Moiré结构的研究中生产了开创性的工作 - 原子稀薄的碳晶格层，当以特定角度堆叠时，它们会产生令人惊讶的电子行为。
研究人员最初报道了两个角度的石墨烯中如此好奇的特性，它们称为魔法双层石墨烯。他们很快进行了Trilayer石墨烯的测试，这是三个石墨烯片的三明治构型，结果证明比其双层材料更强大，在较高温度下保留了超导性。当研究人员应用适度的磁场时，他们注意到三层石墨烯能够在田间强度下超导导，从而破坏双层石墨烯中的超导性。
“我们认为，这很奇怪，” JArillo-Herrero说。
超级卷土重来
在他们的新研究中，物理学家在越来越高的磁场下测试了Trilayer石墨烯的超导性。他们通过从一块石墨块中剥离碳的原子薄层来制造材料，将三层堆叠在一起，并相对于外层旋转1.56度。他们将电极连接到材料的任何一端，以运行电流并测量过程中损失的任何能量。然后，他们在实验室中打开了一个大磁铁，其磁场与材料平行。
当他们增加了三层石墨烯周围的磁场时，他们观察到超导性在消失之前坚固到一点点，但随后奇怪地在较高的田间强度下重新出现 - 这种卷土重归是高度不寻常的，并且在常规的旋转灵长种超导剂中尚不清楚。。
“在旋转的超导体中，如果您杀死了超导性，它就永远不会回来 - 它永远消失了，”曹说。“在这里，它再次出现。所以这肯定说这种材料不是旋转的。”
他们还观察到，在“重新进入”之后，超导性持续了多达10个特斯拉，这是实验室磁体可能产生的最大田间强度。根据Pauli的极限，这是超导体应承受的三倍，该理论预测材料可以保留超导性的最大磁场的理论。
Trilayer石墨烯的超导性重新出现，其在磁场上的持久性比预测的更高的磁场上，排除了该材料是媒介超导体的可能性。取而代之的是，这可能是一种非常罕见的类型，可能是一个自旋三型，托管了库珀对，可以通过材料加快材料，无法透露高磁场。该团队计划对材料进行深入研究，以确认其确切的旋转状态，这可能有助于告知功能更强大的MRI机器的设计，以及更强大的量子计算机。
“常规量子计算是超级脆弱的，”Jarillo-Herrero说。“您看着它，po，它消失了。大约20年前，理论家提出了一种拓扑超导性，如果在任何材料中实现，可以[启用]量子计算机，其中负责计算的状态非常强大。赋予无限的计算能力。要意识到这将是某种类型的旋转三个超导体的关键要素。我们不知道我们的类型是否是这种类型的。但是，即使不是这种类型，将Trilayer石墨烯与其他材料一起用来设计这种超导性。这可能是亚博网站下载一个重大突破。但这仍然是超级突破性的。”
这项研究得到了美国能源部，国家科学基金会，戈登和贝蒂·摩尔基金会，筹款活动拉蒙召开和CIFAR量子材料计划的支持。亚博网站下载亚博老虎机网登录
来源：https://web.mit.edu/