Ttv24h.vn

Những câu chuyện nóng hổi, ​​những tiêu đề tin tức mới nhất về thời sự, kinh doanh và giải trí từ Việt Nam.

Các nhà vật lý tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã phát hiện ra rằng graphene ba lớp ‘có góc cạnh ma thuật’ có thể là một chất siêu dẫn chống từ trường hiếm gặp.

Các nhà vật lý tại Viện Công nghệ Massachusetts đã nhận thấy dấu hiệu của một loại siêu dẫn hiếm gặp trong vật liệu được gọi là “góc ma thuật” của graphene ba lớp xoắn. Tín dụng: Được phép của Pablo Jarillo-Herrero, Yuan Cao, Jeong Min Park, et al

Phát hiện mới có thể giúp thiết kế các máy MRI hoặc máy tính lượng tử mạnh hơn.

Các nhà vật lý tại Viện Công nghệ Massachusetts đã nhận thấy dấu hiệu của một loại siêu dẫn hiếm gặp trong vật liệu gọi là graphene ba lớp xoắn góc kỳ diệu. Trong một nghiên cứu xuất hiện trong Thiên nhiênCác nhà nghiên cứu báo cáo rằng vật liệu thể hiện tính siêu dẫn trong từ trường cao đáng ngạc nhiên lên tới 10 Tesla, cao gấp ba lần so với những gì vật liệu dự kiến ​​sẽ chịu được nếu nó là một chất siêu dẫn thông thường.

Các kết quả cho thấy rõ ràng rằng graphene ba lớp kỳ diệu, ban đầu được phát hiện bởi cùng một nhóm, là một loại chất siêu dẫn rất hiếm, được gọi là “bộ ba spin”, không thấm từ trường cao. Những chất siêu dẫn kỳ lạ như vậy có thể cải thiện đáng kể các kỹ thuật như chụp ảnh cộng hưởng từ, sử dụng dây siêu dẫn dưới từ trường để cộng hưởng với các mô sinh học và hình ảnh chúng. Máy MRI hiện bị giới hạn từ trường từ 1 đến 3 Tesla. Nếu chúng có thể được chế tạo bằng cách sử dụng chất siêu dẫn ba spin, thì MRI có thể hoạt động dưới từ trường cao hơn để tạo ra những hình ảnh rõ ràng hơn, sâu hơn về cơ thể con người.

Bằng chứng mới về hiện tượng siêu dẫn ba spin trong graphene ba lớp cũng có thể giúp các nhà khoa học thiết kế các chất siêu dẫn mạnh hơn cho tính toán lượng tử thực tế.

“Giá trị của thí nghiệm này là những gì nó dạy chúng ta về hiện tượng siêu dẫn cơ bản và cách vật liệu có thể hoạt động, để với những bài học kinh nghiệm đó, chúng ta có thể cố gắng thiết kế các nguyên tắc cho các vật liệu khác dễ chế tạo hơn và có thể điều đó sẽ mang lại cho bạn khả năng siêu dẫn tốt hơn , ”Pablo Jarillo Herrero, Giáo sư Vật lý Cecil và Ida Green tại Viện Công nghệ Massachusetts cho biết.

READ  Tất cả những ai đã tiêm vắc-xin COVID-19 tại phòng khám của bác sĩ Moma cần phải được cấp lại

Các đồng tác giả của bài báo bao gồm Yuan Kao và nghiên cứu sinh Jeong Min Park tại Viện Công nghệ Massachusetts, Kenji Watanabe và Takashi Taniguchi thuộc Viện Khoa học Vật liệu Quốc gia ở Nhật Bản.

sự biến đổi kỳ lạ

Vật liệu siêu dẫn được định nghĩa bởi khả năng dẫn điện hiệu quả cao mà không bị tổn thất năng lượng. Khi tiếp xúc với dòng điện, các electron trong chất siêu dẫn kết đôi thành “cặp đồng chất”, sau đó di chuyển qua vật liệu mà không có điện trở, giống như hành khách trên tàu nhanh.

Trong phần lớn các chất siêu dẫn, các cặp hành khách này có spin ngược nhau, với một điện tử quay lên và điện tử kia quay xuống – một cấu hình được gọi là “số ít spin”. Các cặp này được gia tốc bởi một chất siêu dẫn, ngoại trừ từ trường cao, có thể chuyển năng lượng của mỗi electron theo các hướng ngược nhau, tách cặp khỏi nhau. Bằng cách này, và thông qua các cơ chế, từ trường cao có thể phá vỡ tính siêu dẫn trong chất siêu dẫn spin thông thường.

Park nói: “Đây là lý do cuối cùng tại sao hiện tượng siêu dẫn biến mất trong một từ trường đủ lớn.

Nhưng có một vài chất siêu dẫn kỳ lạ không bị ảnh hưởng bởi từ trường, thậm chí có cường độ rất lớn. Những vật liệu này siêu dẫn thông qua các cặp electron có cùng spin – một tính chất được gọi là “ba spin”. Khi tiếp xúc với từ trường cao, năng lượng của cả hai electron trong cặp Cooper dịch chuyển theo cùng một hướng, sao cho chúng không bị tách ra khỏi nhau mà tiếp tục siêu dẫn mà không bị xáo trộn, bất kể cường độ của từ trường.

Nhóm của Jarillo-Herrero tò mò về việc liệu graphene góc ma thuật ba lớp có thể mang manh mối cho hiện tượng siêu dẫn ba spin bất thường hay không. Nhóm đã tạo ra công trình đột phá nghiên cứu cấu trúc moiré graphene – các lớp mạng tinh thể carbon mỏng nguyên tử, khi xếp chồng lên nhau ở các góc cụ thể, có thể dẫn đến các hành vi điện tử đáng ngạc nhiên.

READ  Ba nghi phạm bị bắt vì cướp của 26 gia đình người Mỹ gốc Á ở Colorado và Wyoming

Các nhà nghiên cứu ban đầu báo cáo những đặc tính kỳ lạ như vậy trong hai tấm graphene có góc cạnh, mà họ gọi là graphene hai lớp ma thuật. Họ nhanh chóng theo dõi các thử nghiệm đối với graphene ba lớp, một sự hình thành bánh sandwich của ba tấm graphene hóa ra mạnh hơn so với đối tác hai lớp của nó, trong khi vẫn giữ được tính siêu dẫn của nó ở nhiệt độ cao hơn. Khi các nhà nghiên cứu áp dụng một từ trường khiêm tốn, họ nhận thấy rằng graphene ba lớp có khả năng siêu dẫn ở cường độ trường sẽ phá hủy tính siêu dẫn trong graphene hai lớp.

Jarilo Herrero nói: “Chúng tôi nghĩ rằng đây là một điều rất kỳ lạ.

sự trở lại kỳ diệu

Trong nghiên cứu mới của họ, các nhà vật lý đã thử nghiệm tính siêu dẫn của graphene ba lớp dưới từ trường ngày càng cao. Họ đã sản xuất vật liệu này bằng cách loại bỏ các lớp carbon mỏng từ một khối than chì, xếp ba lớp lại với nhau và xoay lớp giữa đi 1,56 độ so với các lớp bên ngoài. Họ gắn một điện cực vào một trong hai đầu của vật liệu để cho dòng điện chạy qua nó và đo bất kỳ năng lượng nào bị mất trong quá trình này. Sau đó, họ bật một nam châm lớn trong phòng thí nghiệm, có trường hướng song song với vật liệu.

Khi tăng từ trường xung quanh graphene ba lớp, họ nhận thấy rằng tính siêu dẫn giữ khá mạnh trước khi biến mất, nhưng sau đó lại xuất hiện trở lại một cách hấp dẫn ở cường độ trường cao hơn – một sự tái diễn rất bất thường chưa từng xảy ra trong các chất siêu dẫn thông thường.

“Trong các chất siêu dẫn quay một vòng, nếu bạn giết chết chất siêu dẫn, nó sẽ không bao giờ quay trở lại – nó sẽ biến mất vĩnh viễn”, Kao nói. “Ở đây, nó xuất hiện trở lại một lần nữa. Vì vậy, điều này chắc chắn chỉ ra rằng chất này không phải là số ít.”

Họ cũng lưu ý rằng sau khi “nhập lại”, độ dẫn siêu dẫn vẫn tồn tại lên đến 10 Tesla, cường độ trường tối đa mà một nam châm trong phòng thí nghiệm có thể tạo ra. Con số này cao hơn khoảng ba lần so với những gì một chất siêu dẫn phải chịu đựng nếu nó là một spin đơn thông thường, theo giới hạn Pauli, một lý thuyết dự đoán từ trường tối đa mà vật liệu có thể giữ được tính siêu dẫn.

READ  Tàu thăm dò Mars Insight của NASA cố tình ném bụi bẩn lên chính nó

Sự xuất hiện của tính siêu dẫn ba lớp graphene, kết hợp với tính ổn định của nó trong từ trường cao hơn mong đợi, loại trừ khả năng vật liệu là một chất siêu dẫn thông thường. Thay vào đó, nó có khả năng là một loài rất hiếm, có thể là sinh ba, chứa các cặp Cooper có tốc độ xuyên qua vật liệu, không thấm từ trường cao. Nhóm nghiên cứu có kế hoạch đi sâu vào vật liệu để xác nhận trạng thái quay chính xác của nó, điều này có thể giúp thiết kế các máy MRI mạnh hơn, cũng như các máy tính lượng tử mạnh hơn.

Jarillo Herrero nói: “Tính toán lượng tử thông thường rất mỏng manh. “Bạn nhìn vào nó và nó biến mất đồng nhất. Khoảng 20 năm trước, các nhà lý thuyết đã đề xuất một loại siêu dẫn tôpô mà, nếu đạt được trong bất kỳ vật liệu nào, có thể [enable] Một máy tính lượng tử mà các trạng thái chịu trách nhiệm tính toán rất mạnh mẽ. Điều này sẽ cung cấp thêm sức mạnh vô hạn để thực hiện tính toán. Thành phần chính cần biết là các chất siêu dẫn ba spin, thuộc một loại nhất định. Chúng tôi không biết loài của chúng tôi có thuộc loại đó hay không. Nhưng ngay cả khi không phải như vậy, điều này có thể tạo điều kiện thuận lợi cho việc đặt graphene ba lớp với các vật liệu khác để tạo ra loại siêu dẫn này. Nó có thể là một vụ hack tuyệt vời. Nhưng vẫn còn quá sớm. “

Tham khảo: “Vi phạm giới hạn Pauli và tái nhập siêu dẫn vào graphene gợn sóng” Tác giả Yuan Kao, Jeong Min Park, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi và Pablo Jarillo-Herrero, ngày 21 tháng 7 năm 2021, Thiên nhiên.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03685-y

Nghiên cứu này được hỗ trợ bởi Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, Quỹ Khoa học Quốc gia, Quỹ Gordon và Betty Moore, Quỹ Ramon Arises, và Chương trình Vật liệu lượng tử Sevare.