Представьте мир, где электрические сети не теряют ни ватта энергии, поезда парят над рельсами без трения, а компьютеры работают в сотни раз быстрее — и всё это без гигантских криогенных установок. Звучит как научная фантастика? Учёные из Массачусетского технологического института (MIT) сделали этот сценарий на шаг ближе к реальности, раскрыв новые тайны «магического» графена.
Что такое «магический» графен?
Графен — это одноатомный слой углерода с гексагональной решёткой, который называют «материалом будущего» за его невероятные свойства:
- прочность в 200 раз выше стали;
- гибкость, сравнимую с резиной;
- электропроводность, превосходящую медь.
Но настоящий сюрприз ждал учёных, когда они начали экспериментировать с двуслойным графеном — двумя слоями материала, наложенными друг на друга под особым углом.
«Когда мы впервые увидели сверхпроводимость при „магическом“ угле, это было похоже на открытие нового элемента периодической таблицы», — делится один из исследователей MIT.
Открытие, которое меняет всё
В 2018 году мир науки потрясла новость: при угле поворота слоёв графена в 1,1° материал становится сверхпроводником — проводит ток без сопротивления. Однако механизм этого явления оставался загадкой.
Команда MIT провела серию экспериментов с использованием:
- сканирующей туннельной микроскопии (STM);
- спектроскопии с угловым разрешением (ARPES);
- квантового моделирования.
Их выводы поражают:
- «Квантовая синхронизация». При «магическом» угле электроны образуют пары и движутся согласованно, как танцоры в балете, избегая столкновений с атомами.
- Эффект решётки. Угол 1,1° создаёт уникальную интерференционную картину, где электроны могут перемещаться без рассеяния.
- Температурный парадокс. Сверхпроводимость возникает даже при относительно высоких (по меркам квантовой физики) температурах — около −270 °C, что всё ещё далеко от комнатной, но уже прорыв.
Почему это важно для человечества?
Открытие MIT может стать ключом к решению глобальных проблем:
- Энергоэффективность. Сегодня до 10 % электроэнергии теряется при передаче по сетям. Сверхпроводники устранят эти потери.
- Транспорт. Маглев‑поезда на сверхпроводниках смогут развивать скорость свыше 600 км/ч без трения.
- Медицина. МРТ‑аппараты станут компактнее и дешевле благодаря сверхпроводящим магнитам.
- IT. Квантовые компьютеры получат стабильные кубиты, а процессоры — нулевую тепловыделение.
«Мы стоим на пороге новой эры электроники. Графен может стать тем материалом, который объединит квантовые технологии и повседневную жизнь», — подчёркивает ведущий исследователь проекта.
Препятствия и перспективы
Несмотря на прорыв, остаются вызовы:
- точность угла 1,1° требует нанотехнологической ювелирной работы;
- сверхпроводимость пока работает только при криогенных температурах;
- масштабирование производства — сложная инженерная задача.
Однако каждый эксперимент приближает момент, когда «магический» графен выйдет из лабораторий в реальный мир.
Теги:
#графен #сверхпроводимость #MIT #наука #технологии #квантовыетехнологии #энергетика #нанотехнологии
📌 Если вам понравилась статья, пожалуйста, подпишитесь 🙏. Вам это ничего не будет стоить, а нас сделает лучше.
За лайк отдельная благодарность и +100 в карму.
Ссылка на наш канал в ДЗЕН и группу в ОДНОКЛАСНИКАХ.
🔎 Подборка статей для вас: