O tym, jak dokładnie uzyskać nadprzewodnictwo, badacze piszą w swojej publikacji, która trafiła na łamy Nature. W teorii elektrony poruszające się bardzo powoli nie powinny być w stanie przewodzić elektryczności. W konwencjonalnym metalu za przewodnictwo odpowiadają bowiem elektrony o dużej prędkości, podczas gdy skręcony dwuwarstwowy grafen cechuje się niskimi prędkościami elektronów.
Czytaj też: Nadprzewodniki mają właściwości, które pozostawały niezbadane. Teraz wiemy o nich coraz więcej
Mimo to, udało się osiągnąć cel, jakim było nadprzewodnictwo. Jakim cudem? Aby się o tego dowiedzieć, członkowie zespołu kierowanego przez Haidonga Tiana wykonali eksperyment, w którym testowali niskie prędkości elektronów i prowadzili pomiary dotyczące ich przemieszczania z rekordową dokładnością.
Jak się okazało, rozwiązanie zagadki leżało nie w prędkościach, lecz geometrii kwantowej. Gdzie tkwi szczegół? Najprawdopodobniej w tym, iż elektron jest nie tylko cząstką, ale także falą, dzięki czemu posiada również funkcje falowe. Idąc tym tropem, geometria kwantowych funkcji falowych w płaskich pasmach, a także oddziaływanie między elektronami, zapewniają przepływ prądu w grafenie dwuwarstwowym i to bez utraty energii.
Nadprzewodnictwo grafenu jest zasługą geometrii kwantowej funkcji falowych
A właśnie na tym polega ten wysoce pożądany stan, w którym występuje zerowa rezystancja. Istotne jest przy tym, aby nadprzewodnictwo dało się uzyskać i utrzymać w możliwie łatwych do osiągnięcie temperaturach. W większości przypadków tak się nie dzieje i konieczne okazuje się obniżanie temperatur do skrajnych wartości, co utrudnia powszechne wykorzystanie nadprzewodników w życiu codziennym.
Czytaj też: Elektronika na wzór naszego mózgu już tylko kwestią czasu. W MIT zrobili kanapkę z Grafenu
Jeanie Lau, jedna z autorek nowego badania, podkreśla, iż przeprowadzone przez jej współpracowników pomiary sugerują, że geometria kwantowa w 90% odpowiada za to, co czyni taki skręcony grafen nadprzewodnikiem. Kolejnym, niezwykle istotnym krokiem w prowadzonych badaniach będzie znalezienie sposobu na uzyskanie tego samego efektu w wyższej temperaturze. Jeśli to nastąpi, będziemy mogli mówić o prawdziwej rewolucji. Obecnie nadprzewodniki wykorzystuje się natomiast głównie w świecie nauki.
