Vědci konečně potvrdili, že speciálně zkroucené vrstvy grafenu vykazují supravodivost, jev, při kterém materiály vedou elektřinu bez odporu. Nejnovější poznatky publikované v časopise Science 6. listopadu potvrzují tvrzení, že tento „magický“ grafen patří do záhadné třídy supravodičů, které se vymykají konvenčním vysvětlením. Tento objev by mohl být rozhodujícím krokem k pochopení a vytvoření supravodičů, které fungují za méně extrémních podmínek, možná i při pokojové teplotě.
Hádanka nekonvenční supravodivosti
Supravodiče jsou dlouho vyhledávané pro svou účinnost při přenosu energie, ale většina z nich vyžaduje extrémně nízké teploty pro svůj provoz. Tradiční supravodiče se spoléhají na tvorbu párů elektronů prostřednictvím interakce se strukturou materiálu. V 80. letech však výzkumníci objevili materiály jako kupráty, které byly supravodivé způsoby, které tento model nedokázal vysvětlit. Tyto nekonvenční supravodiče zůstávají špatně pochopeny, ale mají potenciál pro praktičtější aplikace.
Jak do toho zapadá zakřivený grafen
Klíč spočívá v položení listů grafenu (jednovrstvý uhlík) a jejich zkroucení pod přesným „magickým“ úhlem. V roce 2018 výzkumníci vedení Pablo Jarrillo-Herrero poprvé pozorovali supravodivost v této konfiguraci, ale definitivní důkaz zůstal v nedohlednu. Nyní tým poskytl přesvědčivé důkazy, že třívrstvý zakřivený grafen se chová jako jiné nekonvenční supravodiče, včetně přítomnosti uzlů v jeho energetické mezeře.
Uzly znamenají, že elektrony v určitých směrech nejsou spojeny do párů (Cooperovy páry), což je charakteristický znak mnoha nekonvenčních materiálů. Energetická mezera, která určuje, kolik energie je potřeba k rozbití těchto párů, se mění s hybností elektronů. Toto chování bylo potvrzeno vytvořením sendviče grafen-izolátor-grafen a měřením elektronového tunelování, které odhalilo strukturu energetické mezery.
Jednoduchost je výhodou
Přitažlivost magického grafenu spočívá nejen v jeho supravodivých vlastnostech, ale také v jeho jednoduchosti. “Je to chemicky čistý systém. Je to jen uhlík,” vysvětluje fyzik Ali Yazdani. Na rozdíl od komplexních kuprátů poskytuje grafen čistší prostředí pro studium základní fyziky nekonvenční supravodivosti.
Cesta vpřed
Rostoucí konsenzus mezi vědci, podpořený rozsáhlými experimentálními důkazy, naznačuje, že zakřivený grafen by mohl poskytnout ideální testovací základ pro vývoj sjednocující teorie nekonvenční supravodivosti. Pokud vědci dokážou dešifrovat základní mechanismy, mohli by vytvořit materiály, které se supravodivé při vyšších teplotách, což by znamenalo revoluci v energetických technologiích.
Čím konzistentnější jsou důkazy z různých experimentů, tím blíže jsme k průlomu. Pochopení toho, jak tyto materiály fungují, nám otevře možnosti, o kterých jsme si ani nedokázali představit.
