Группа исследователей из MIT доказала возможность сверхпроводимости при низкой температуре в материале из четырех или пяти слоев графена. Это достижение ученых может открыть возможность разработки сверхпроводников, работающих при комнатной температуре. Если свойства семейства графена удастся повторить в других, естественных проводящих материалах, их можно будет использовать, например, для энергоснабжения без потерь или для запуска маглев-поездов.

Материал графен состоит из одного слоя атомов углерода, расположенных в форме шестиугольников. С момента его получения в 2004 году ученые открыли у этого однослойного материала множество поразительных свойств. А в 2018-м в MIT установили, что два слоя графена, наложенные друг на друга под небольшим углом, проявляют устойчивую сверхпроводимость при сверхнизких температурах.

Кроме того, учены выяснили, что материал проявляет так называемую «плоскую зону», электронную структуру, при которой электроны обладают одинаковой энергией вне зависимости от импульса. В этом состоянии, при сверхнизких температурах обычно активные электроны замедляются и образуют куперовские пары — важные элементы сверхпроводимости, способные проходить сквозь материал без сопротивления.

Затем исследователи решили установить, можно ли получить другое сверхпроводящее устройство с плоской зоной. И действительно, им это удалось в трехслойной конфигурации. Правда, она слегка отличалась от двуслойной, пишет Phys.org.

В новом исследовании ученые увеличили число слоев графена. Они изготовили две новых структуры из четырех и пяти слоев, соответственно. Их держали в холодильнике при –273 градусах Цельсия, пропускали через них электрический ток и измеряли выходную мощность при различных условиях. В результате они выяснили, что четырех- и пятислойный графен также обладает устойчивой сверхпроводимостью и плоской зоной. Были у него и другие сходства с трехслойным графеном.

Эксперименты доказывают, что разориентированные слои графена можно считать одним семейством или классом сверхпроводящих материалов. А двуслойный графен — черная овца в этой семье, которая слегка отличается от остальных.