ТАСС, 15 сентября. Физики обнаружили, что если поместить недавно открытый сверхпроводящий графен в сильное магнитное поле, электроны в нем начинают вести себя как жидкие кристаллы. Это объясняет некоторые уникальные свойства этого материала. Результаты исследования опубликовал научный журнал Physical Review Letters.
"Первооткрыватели сверхпроводящего графена не обратили внимания, что при изменении направления магнитного поля пары электронов внутри него ведут себя как нематические жидкие кристаллы. Наша теория объясняет не только свойства этого материала, но и других экзотических сверхпроводников", – рассказал один из авторов статьи, профессор Ахенского университета (Германия) Данте Кеннес.
Два года назад ученые случайно превратили графен в экзотический изоляторо-сверхпроводник, склеив два кусочка этого двумерного материала под углом в 1,1 °. В результате получилось нечто похожнее на муаровый узор. Дальнейшие опыты показали, что структуры из графена, один из листов в которых повернут на 1,56 °, превращаются в экзотический сверхпроводник, не теряющий, в отличие от прочих подобных материалов, своих свойств в магнитном поле.
Первооткрыватели этого материала предположили, что эта особенность связана с тем, что пары связанных электронов внутри него могут занимать не одно, а три разных состояния. Теоретики достаточно давно предсказали существование подобных экзотических сверхпроводников, однако до недавнего времени экспериментаторы не могли подтвердить их существования.
Кеннес и его коллеги заметили, что электроны в опытах их американских коллег вели себя подобно тому, как это делают так называемые нематические жидкие кристаллы. Так физики называют жидкие кристаллы, вытянутые вдоль своей одной из их осей вращения и уложенные в структуру, в которой их индивидуальные частицы расположены параллельно друг другу. В силу подобного расположения при отсутствии внешних возмущений они могут двигаться вперед или назад только в одном направлении.
Схожим образом, как заметили исследователи, ведут себя электроны внутри трехслойного сверхпроводящего графена. В пользу этого, по словам физиков, говорит сразу несколько необычных свойств этого материала, в том числе то, что направление и характер движения электрического тока через него зависит от того, каким образом к нему прикладывается магнитное поле. Другим подтверждением этого служит то, что изменение направления магнитного поля влияет и на так называемую парапроводимость – необычно низкое сопротивление, характерное для графена при температурах, близких к переходу в сверхпроводящее состояние.
Физики предполагают, что схожим образом могут вести себя не только многослойные конструкции из графена, но и других плоских сверхпроводящих материалов. В частности, недавно ученые обнаружили, что магнитные поля схожим образом влияют на сверхпроводящие свойства пленок из нескольких слоев диселенида ниобия. Последующее изучение этих материалов, как надеются Кеннес и его коллеги, поможет полностью раскрыть природу этих экзотических материалов.
