Ученые обнаружили у графена новое свойство

Исследование графена с магическим углом раскрыло взаимосвязь сверхпроводимости, электронной нематичности и странной металличности. Ученые разработали уникальный метод измерения, открывающий путь к изучению квантовых материалов.

Международная команда физиков из США и Японии открыла новое фундаментальное свойство графена, которое может пролить свет на природу нетрадиционной сверхпроводимости. В ходе эксперимента с трехслойным графеном, слои которого были скручены под так называемым «магическим углом», ученые выявили прямую связь между сверхпроводимостью, электронной нематичностью и странной металличностью. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Physics.

Сверхпроводимость — это состояние вещества, при котором электрическое сопротивление полностью исчезает. В некоторых материалах этому состоянию предшествует электронная нематичность, когда электроны выстраиваются в определенном направлении, нарушая вращательную симметрию. Кроме того, ряд сверхпроводников проявляет «странную металличность» — фазу с необычным поведением электрического сопротивления, не поддающимся объяснению стандартными теориями.

«Наша работа выросла из вопроса: как возникновение сверхпроводимости влияет на угловую симметрию электронного транспорта? Мы сосредоточились на трехслойном графене с магическим углом, где электроны сильно взаимодействуют и образуют необычные квантовые состояния», — отмечает старший автор статьи Цзя Ли.

Ученые разработали новый метод измерения: они пропускали электрический ток через образец под разными углами, чтобы отследить, как меняется сопротивление в зависимости от направления. Это позволило впервые наблюдать, как направленные свойства металлической фазы связаны со сверхпроводящей.