W nowym badaniu przeprowadzonym na Uniwersytecie w Chicago i Uniwersytecie Shanxi odkryto sposób symulowania nadprzewodnictwa za pomocą światła laserowego. Nadprzewodnictwo występuje, gdy dwa arkusze grafenu są lekko skręcone podczas układania ich warstwami. Ich nową technikę można wykorzystać do lepszego zrozumienia zachowania materiałów i potencjalnie otworzyć drogę dla przyszłych technologii kwantowych i elektroniki. Wyniki odpowiednich badań opublikowano niedawno w czasopiśmie Nature.

Cztery lata temu naukowcy z MIT dokonali zaskakującego odkrycia: jeśli regularne arkusze atomów węgla zostaną skręcone podczas układania ich w stos, można je przekształcić w nadprzewodniki. Rzadkie materiały, takie jak „nadprzewodniki”, mają wyjątkową zdolność do bezbłędnego przesyłania energii. Nadprzewodniki stanowią również podstawę obecnego obrazowania metodą rezonansu magnetycznego, dlatego naukowcy i inżynierowie mogą znaleźć dla nich wiele zastosowań. Mają jednak kilka wad, takich jak wymaganie chłodzenia poniżej zera absolutnego, aby prawidłowo działać. Naukowcy uważają, że jeśli w pełni zrozumieją fizykę i efekty, będą w stanie opracować nowe nadprzewodniki i otworzyć różne możliwości technologiczne. Laboratorium Chin i grupa badawcza Uniwersytetu Shanxi opracowały już sposoby replikacji złożonych materiałów kwantowych przy użyciu schłodzonych atomów i laserów, aby ułatwić ich analizę. W międzyczasie mają nadzieję zrobić to samo ze skręconym systemem dwuwarstwowym. Dlatego zespół badawczy i naukowcy z Uniwersytetu Shanxi opracowali nową metodę „symulacji” tych skręconych sieci. Po ochłodzeniu atomów za pomocą lasera ułożyli atomy rubidu w dwie siatki, ułożone jedna na drugiej. Następnie naukowcy wykorzystali mikrofale, aby ułatwić interakcję między dwiema sieciami. Okazuje się, że jedno i drugie świetnie ze sobą współpracuje. Cząsteczki mogą poruszać się w materiale bez spowalniania przez tarcie, dzięki zjawisku znanemu jako „nadciekłość”, które jest podobne do nadprzewodnictwa. Zdolność systemu do zmiany orientacji skrętu dwóch sieci pozwoliła naukowcom wykryć nowy rodzaj nadciekłości w atomach. Naukowcy odkryli, że można dostroić siłę interakcji dwóch sieci poprzez zmianę intensywności mikrofal, a także można je obracać za pomocą lasera bez większego wysiłku, co czyni go niezwykle elastycznym systemem. Na przykład, jeśli badacz chce zbadać więcej niż dwie, trzy, a nawet cztery warstwy, konfiguracja opisana powyżej ułatwia to. Za każdym razem, gdy ktoś odkrywa nowy nadprzewodnik, świat fizyki spogląda z podziwem. Ale tym razem wynik jest szczególnie ekscytujący, ponieważ opiera się na tak prostym i powszechnym materiale, jak grafen.