После тщательных скручивания и укладки физики Массачусетского технологического института (США) обнаружили новое экзотическое свойство графена: сверхпроводимость можно включать и выключать электрическим импульсом. Научная статья с результатами работы опубликована в Nature Nanotechnology. Открытие может привести к созданию сверхбыстрых и энергоэффективных сверхпроводящих транзисторов для нейроморфных устройств — электроники, работающей аналогично быстрому включению/выключению нейронов в человеческом мозге.
«Графен с магическим углом» — специфический способ укладки графена, углеродного материала толщиной в атом, где атомы связаны в гексагональный узор, напоминающий проволочную сетку. Когда один лист графена укладывается поверх второго под магическим углом, скрученная структура создает слегка смещенный «муаровый» узор или сверхрешетку, которая способна поддерживать множество удивительных электронных свойств. При приложении определенного непрерывного электрического поля двухслойная структура может вести себя как изолятор, подобно дереву. Когда мощность поля увеличивается, изолятор внезапно превращается в сверхпроводник, позволяя электронам течь без трения.
В недавнем исследовании ученые выяснили, что, укладывая графен с магическим углом между двумя смещенными особым образом слоями нитрида бора — изолирующего материала толщиной в один атом — можно включать и выключать сверхпроводимость графена коротким электрическим импульсом. Структура напоминает бутерброд с сыром и двумя кусочками хлеба.
«Сыр» сэндвича состоит из графена под магическим углом — верхний лист немного сдвинут по отношению к нижнему. Над этой структурой поместили слой нитрида бора, точно выровняв его с верхним листом графена. Наконец, второй слой нитрида бора поместили подо всей конструкцией и сместили его на 30 градусов по отношению к верхнему слою нитрида бора.
Оказалось, что в этой конфигурации каждое электронное состояние сохраняется, а не исчезает, после снятия напряжения. То есть достаточно одного «щелчка выключателя», а не постоянного поддержания электрического поля. Причем пока до конца неясно, что обеспечивает эту переключаемую сверхпроводимость.
«В мозге нейроны срабатывают после определенного стимула. Мы нашли способ для графена под магическим углом также включать и выключать сверхпроводимость после точечного сигнала. Это ключевое свойство для реализации нейроморфных вычислений», — говорит один из руководителей исследования Пабло Харижо-Эрреро.
Скомканный графен и частицы металла помогли создать новый сверхпрочный материал
Свет может быть замедлен до полной остановки — открытие российских физиков
