Квантовая геометрия помогла сделать графен сверхпроводником

Физики из Университета штата Огайо открыли роль квантовой геометрии в сверхпроводимости графеена.

Исследователи представили новые доказательства того, что графен, свернутый под определенным углом, может стать сверхпроводником, перемещающим электричество без потери энергии.

В обычном металле за проводимость отвечают высокоскоростные электроны. Но структура скрученного двухслойного графена отличается тем, что электроны в ней движутся очень медленно — фактически со скоростью, приближающейся к нулю.

Согласно традиционной теории сверхпроводимости, они не должны проводить электричество, объясняет соавтор исследования Джини Лау, также профессор физики в штате Огайо. Однако ученые использовали «квантовую геометрию», пишут авторы исследования. Они рассмотрели электрон не только как частицу, но и волну и нашли тот самый «магический угол», при котором графен проявляет сверхпроводимость.

Геометрия квантовых волновых функций и особое взаимодействие между электронами приводит к протеканию электрического тока в материале без диссипации, объясняют физики. Но почему «это сработало» они объяснить не могут. Во всяком случае, обычными уравнениями.

«Мы обнаружили, что обычные уравнения могут объяснить примерно 10% обнаруженного сигнала сверхпроводимости. Наши экспериментальные измерения показывают, что квантовая геометрия составляет 90% того, что делает графен сверхпроводником», — заключают авторы исследования

Пока сверхпроводящие эффекты этого материала можно обнаружить только в экспериментах при экстремально низких температурах.