Grafen nadprzewodnikiem chiralnym?

Niewykluczone, że grafen może posiadać niezwykłą właściwość zwaną nadprzewodnictwem chiralnym.

To nadprzewodnictwo, które działa tylko w jednym kierunku, zatem przepływ prąd odbywałby się bez oporów w jedną stroną, a w drugą napotykałby na opór. Nadprzewodnictwo chiralne zaburza parzystość T, może więc zostać wykorzystane np. w komputerach kwantowych.

Od pewnego czasu naukowcy przypuszczają, że tego typu nadprzewodnikiem może być też rutenian strontu (Sr₂RuO₄), jednak hipoteza ta nigdy nie została potwierdzona eksperymentalnie.

Teraz w Nature Physics opublikowano artykuł, którego autorzy - Rahul Nandkishore, L. S. Levitov oraz A. V. Chubukov - opisują metodę uczynienia z grafenu nadprzewodnika chiralnego.

Ich zdaniem tego typu właściwości grafen będzie wykazywał po wprowadzeniu doń domieszek.

Grafen jest bardzo dobrym półprzewodnikiem, elektrony poruszają się w nim bardzo swobodnie, jednak swoboda ta jest zależna od kierunku elektronu względem heksagonalnej siatki, jaką tworzą atomy węgla. Nandkishore, Levitov i Chubukov twierdzą, że domieszkując grafen tak, jak domieszkuje się inne półprzewodniki, można nadać mu właściwości nadprzewodnika. Podobnie jak w innych materiałach nadprzewodnictwo pojawi się w grafenie w niskich temperaturach, jednak działa ono w inny sposób. Zwykle niskie temperatury powodują, że wskutek drgań sieci krystalicznej elektrony oddziałują na siebie, tworząc pary Coopera. To właśnie one są nośnikami prądu w nadprzewodnikach. Tymczasem z rozważań wspomnianych naukowców wynika, że struktura grafenu i występujące w niej różnice w przepływie elektronów umożliwiają powstanie nadprzewodnictwa nawet bez występowania typowych dla innych materiałów zjawisk. Interakcja pomiędzy elektronami powoduje wzbudzenie sieci krystalicznej w taki sposób, że drgania nie rozchodzą się na podobieństwo fali powstałych po wrzuceniu kamienia do wody, ale przypominają płatki kwiatu, rozchodzące się promieniście od środka. Właściwości tych drgań są ściśle związane z kierunkiem ich rozchodzenia się, co oznacza, że są one chiralne i właściwości nadprzewodzące będą wykazywane w jednym kierunku, ale nie w przeciwnym.

Mariusz Błoński


Wersja do druku

25.01.2012 r.

Niezwykła właściwość dwuwarstwowego grafenu, 18:15

ACTA: Zagraniczna prasa o protestach w Polsce, 18:11

25.01.2012 r.

Elpida wyprodukowała ReRAM, 18:17

26.01.2012 r.

ACTA obnażyła prawdziwą słabość Tuska, 10:23