Физики из США и Японии получили образец двухслойного графена, угол между слоями которого оказался рекордно близок к магическому. Исследования его сверхпроводимости показали, что она не согласуется с представлениями теории Бардина — Купера — Шриффера (БКШ) для традиционных сверхпроводников. Авторы статьи в Nature утверждают, что за сверхпроводимостью двухслойного графена стоит необычная геометрия волновых функций электронов и структура электронных зон.

В 2011 году физики-теоретики из США показали, что если взять двухслойный графен, и повернуть один из слоев на небольшой угол около одного градуса, то структура его электронных зон резко меняется. Конусы Дирака (которыми можно описать электронные зоны в неповернутом двухслойном графене) при таком повороте как бы схлопываются, образуя плоскость, отделенную от соседних зон.

Тогда угол в 1,1 градуса стали называть магическим, а ученые начали находить необычные свойства у такого немного смещенного двухслойного графена. Эти поиски привели к тому, что в 2018 году физики из США под руководством Пабло Харильо-Эрреро (Pablo Jarillo-Herrero) выяснили, что если охладить повернутый на магический угол двухслойный графен до температуры, близкой к абсолютному нулю, он становится сверхпроводником. И уже тогда ученые заметили, что сверхпроводимость двухслойного графена не похожа на обычную сверхпроводимость, которую принято описывать теорией БКШ.

Трансформации электронной структуры двухслойного графена при уменьшении угла поворота слоев. При угле в 1,1 градуса на уровне Ферми образуется плоская зона / Yuan Сao et al./ Nature, 2018

Это же показали и физики под руководством Марка Бократа (Marc Bockrath) из Университета штата Огайо. Они получили образец двухслойного графена с углом поворота в 1,08 градуса с помощью осаждения графеновых хлопьев на кремниевую подложку, а затем исследовали его проводимость.