Fyzici našli spôsob aby boli „kvázikryštály“ supravodivé

V rámci výskumu, ktorý by mohol naštartovať záujem o záhadnú triedu materiálov známych ako kvázikryštály, vedci z MIT a ich kolegovia objavili relatívne jednoduchý a flexibilný spôsob, ako vytvoriť nové ultratenké verzie materiálov s hrúbkou pár atómov. V práci uverejnenej v časopise Nature opisujú, ako sa im podarilo dosiahnuť, aby tieto materiály vykazovali supravodivosť a ďalšie vlastnosti. Práca spája dve doteraz nespojené oblasti: kvázikryštály a twistroniku.

Twistronika zahŕňa atómovo tenké vrstvy materiálov umiestnené jednu na druhej. Otočenie alebo krútenie jednej alebo viacerých vrstiev pod miernym uhlom vytvára jedinečný vzor nazývaný moiré supermriežka. A vzor moiré má zase vplyv na správanie elektrónov. Moiré systém sa dá prispôsobiť rôznym správaniam aj zmenou počtu elektrónov pridaných do systému. Výsledkom je, že oblasť twistroniky za posledných päť rokov explodovala, keďže ju výskumníci na celom svete použili na vytvorenie nových atómovo tenkých kvantových materiálov. 

V aktuálnej práci sa výskumníci zaoberali moiré systémom z troch listov grafénu. Grafén sa skladá z jednej vrstvy atómov uhlíka usporiadaných do šesťuholníkov pripomínajúcich štruktúru včelieho plástu. V tomto prípade tím navrstvil tri listy grafénu na seba, ale dva z nich stočil pod mierne odlišným uhlom. Na ich prekvapenie systém vytvoril kvázikryštál, nezvyčajnú triedu materiálov objavenú v 80. rokoch 20. storočia.

Kvázikryštály sa nachádzajú niekde medzi kryštálom, napríklad diamantom, ktorý má pravidelnú opakujúcu sa štruktúru, a amorfným materiálom, napríklad sklom, kde sú všetky atómy pomiešané alebo náhodne usporiadané. V porovnaní s kryštálmi a amorfnými materiálmi sa však o kvázikryštáloch vie pomerne málo. Čiastočne je to preto, že je ťažké ich vyrobiť. Nová platforma, ktorá je pomerne jednoduchá, by to mohla zmeniť.

Fyzici vyladili moiré kvázikryštál tak, aby bol supravodivý alebo aby prenášal prúd bez akéhokoľvek odporu pri určitej nízkej teplote. To je dôležité, pretože supravodivé zariadenia by mohli prenášať prúd cez elektronické zariadenia oveľa efektívnejšie, ako je to možné dnes, ale tento jav ešte stále nie je úplne pochopený. Nový moiré kvázikryštálový systém prináša nový spôsob jeho štúdia. Tím tiež našiel dôkazy o narušení symetrie, čo je ďalší jav, ktorý nám hovorí, že elektróny medzi sebou veľmi silno interagujú.

Zdroj: freethink.com.