Команда ученых под руководством Матиаса Шойрера из Института теоретической физики Университета Инсбрука подробно изучила свойства трех скрученных графеновых слоев и получила важную информацию о ее свойствах. Об этом сообщает ChemEurope. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
С момента первого успешного изготовления двумерной структуры атомов углерода около 20 лет назад полученный материал – графен – особо привлекает ученых. Несколько лет назад исследователи обнаружили, что два слоя графена, слегка скрученных друг против друга, могут без потерь проводить электрический ток. В последние годы это открытие побудило ученых более подробно изучить такие слоистые материалы.
Недавний примечательный пример – зеркально-симметричный скрученный трехслойный графен, в котором три слоя структуры уложены друг на друга с чередующимися углами кручения. Это первая система, которую стало возможным эффективно настроить с помощью перпендикулярного электрического поля, и которая, как было экспериментально доказано, демонстрирует надежную сверхпроводимость наряду с различными другими фазами.
«Это делает трехслойный графен захватывающей платформой для сложной физики, но природа наблюдаемых изоляторов, полуметаллов и сверхпроводимости, вызванных взаимодействием, остается пока что неизвестной», – говорит Матиас Шойрер из отделения теоретической физики Университета Инсбрука.
В статье, опубликованной в Physical Review X, группа под руководством Шойрера численно и аналитически изучила фазовую диаграмму этой системы для различного количества электронов на элементарную ячейку в зависимости от электрического поля. Австрийский физик-теоретик поясняет: «Нам удалось показать, что основное состояние системы в отсутствие поля распадается на производные основного состояния графена и основного состояния скрученного двухслойного графена», – свойство, которое впоследствии также было подтверждено экспериментами.
Результаты исследований научной группы Шойрера дополнительно устанавливают преобладание диэлектрической и полуметаллической фаз в присутствии электрического поля, которое уникально именно для трехслойной системы, т. е. не реализуется в скрученном двухслойном графене.
«Мы можем использовать нашу полученную фазовую диаграмму для коррелированных нормальных состояний, чтобы ограничить форму сверхпроводника. Среди других аспектов исследования – полученные нами два сверхпроводящих состояния-кандидата согласуются с неожиданной стабильностью сверхпроводника в магнитном поле, наблюдаемой в эксперименте», – отмечает Шойрер.