Нове дослідження Чиказького університету та Університету Шаньсі виявило спосіб моделювання надпровідності за допомогою лазерного світла. Надпровідність виникає, коли два листи графену злегка скручуються, коли вони складаються разом. Їхня нова техніка може бути використана для кращого розуміння поведінки матеріалів і потенційно може відкрити шлях для майбутніх квантових технологій або електроніки. Відповідні результати дослідження нещодавно опублікували в журналі Nature.

Чотири роки тому дослідники з Массачусетського технологічного інституту зробили дивовижне відкриття: якщо звичайні листи атомів вуглецю скручувати під час їхнього складання, вони можуть перетворитися на надпровідники. Рідкісні матеріали, такі як «надпровідники», мають унікальну здатність бездоганно передавати енергію. Надпровідники також є основою сучасної магнітно-резонансної томографії, тому вчені та інженери можуть знайти їм багато застосувань. Однак вони мають кілька недоліків, наприклад, для належної роботи потрібне охолодження нижче абсолютного нуля. Дослідники вважають, що якщо вони повністю розуміють фізику та ефекти, вони зможуть розробити нові надпровідники та відкрити різноманітні технологічні можливості. Лабораторія Чіна та дослідницька група Університету Шаньсі раніше винайшли способи відтворення складних квантових матеріалів за допомогою охолоджених атомів і лазерів, щоб полегшити їх аналіз. Тим часом вони сподіваються зробити те ж саме з витою двошаровою системою. Отже, дослідницька група та вчені з Університету Шаньсі розробили новий метод «симуляції» цих скручених решіток. Після охолодження атомів вони за допомогою лазера помістили атоми рубідію в дві решітки, покладені одна на одну. Потім вчені використовували мікрохвилі, щоб полегшити взаємодію між двома решітками. Виявляється, вони добре працюють разом. Частинки можуть рухатися крізь матеріал без уповільнення через тертя завдяки явищу, відомому як «надтекучість», яке схоже на надпровідність. Здатність системи змінювати орієнтацію скручування двох решіток дозволила дослідникам виявити новий вид надплинної рідини в атомах. Дослідники виявили, що вони можуть регулювати силу взаємодії двох решіток, змінюючи інтенсивність мікрохвиль, і вони можуть обертати дві решітки за допомогою лазера без особливих зусиль, що робить систему надзвичайно гнучкою. Наприклад, якщо дослідник хоче дослідити понад два-три або навіть чотири шари, налаштування, описані вище, спрощують це. Щоразу, коли хтось відкриває новий надпровідник, світ фізики дивиться вгору із захопленням. Але цього разу результат особливо захоплюючий, оскільки в його основі лежить такий простий і поширений матеріал, як графен.