Ученые обнаружили новые свойства сверхпроводящего графена

Открытие, что сверхпроводящий графен в сильном магнитном поле приобретает свойства жидкого кристалла, сделала группа ученых из Европы и США. 13 сентября статья об их исследовании была опубликована в журнале Physical Review Letters.

Один из авторов статьи, профессор Ахенского университета (Германия) Данте Кеннес рассказал: «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».

Графен — это двумерная структура углерода, в которой его атомы расположены толщиной в один слой. Недавно ученые открыли, что двуслойный графен, «склеенный» под углом 1,56 °, получает свойства экзотического сверхпроводника, который сохраняет, в отличие от других таких материалов, эти свойства в магнитном поле.

В своей статье исследователи сообщают, что установили, что электроны в двуслойном графене получают свойства нематических жидких кристаллов — они вытянуты вдоль своей одной из их осей вращения и уложены так, что их индивидуальные частицы располагаются параллельно друг другу и при отсутствии внешних возмущений могут двигаться вперед или назад только в одном направлении.

Исследователи установили также, что в трехслойном сверхпроводящем графене электроны ведут себя схожим образом и это подтверждается экспериментально: направление и характер движения электрического тока через такой графен зависит от направления приложенного к нему магнитного поля.

Также подтверждением возникновения свойств жидкого кристалла у такой структуры графена служит обнаруженный эффект влияния изменения направления магнитного поля на ее парапроводимость — состояние необычайно низкого электрического сопротивления, характерное для графена при температурах, близких к переходу в сверхпроводящее состояние.

Ученые считают, что открытое ими свойство многослойных графенов может наблюдаться и в случае других плоских сверхпроводящих материалов. Так, исследователи недавно установили, что магнитные поля похожим образом влияют на сверхпроводящие свойства пленок из нескольких слоев диселенида ниобия NbSe2.

Кеннес и его коллеги считают, что последующее изучение подобных экзотических материалов поможет полностью раскрыть их свойства.