Viime vuonna kahden grafeenikerroksen pienestä 1,1 asteen kiertymästä löydettiin ns. taikakulma, johon liittyi arvoituksellisia korreloivia eristevaiheita, samanlaisia kuin on havaittu korkean lämpötilan kupraatti suprajohteissa. Nyt tutkijat Barcelonan ICFO:sta ovat onnistuneet parantamaan huomattavasti tämän kulmarakenteen laatua ja näin toimiessaan törmäsivät täysin odottamattomiin ilmiöihin.
Tutkijat pystyivät tarkkailemaan valikoimaa, jossa oli aiemmin havaitsemattomia suprajohtavia ja korreloivia tiloja sekä täysin uusia magneettisia ja topologisia tiloja. Tämäavaa fysiikkaan täysin uusia tutkimusalueita.
Kaksinkertaiset hiilikerrokset ovat kiehtoneet tutkijoita, koska toisin kuin kupraatit, niiden rakenteellisesta yksinkertaisuudesta on tullut erinomainen alusta tutkia suprajohtavuuden monimutkaista fysiikkaa.
ICFO:n johdolla tehty tutkimus toteutettiin yhteistyössä Austinin yliopiston, Kiinan tiedeakatemian ja Japanin kansallinen materiaalitieteiden instituutin kanssa. Tutkijat käyttivät kokeessaan "revi ja pinoa" van der Waals -kokoonpanotekniikkaa (tear and stack), ja he pystyivät suunnittelemaan kaksi pinottua grafeenin yksikerrosta, joita pyöräytettiin vain 1,1 astetta eli ns. taikakulmaan.
Sitten he poistivat epäpuhtauksia ja paikallisia rasituksia kerrosten väliltä mekaanisella puhdistusprosessilla. Näin he pystyivät saamaan erittäin puhtaita ja vähemmän epäjärjestäytyneitä rakenteita.
Vaihtamalla rakenteen sisällä olevan varauksenkantajien tiheyttä lähellä olevalla kondensaattorilla he näkivät, että materiaalia voidaan virittää käyttäytymään eristeenä, suprajohteena tai jopa eksoottisena kiertoratamagneettina, jolla on ei-triviaalinen topologinen rakenne.
Vieläkin hämmästyttävämpää on se, että rakenne siirtyi suprajohtavaan tilaan pienimmillä kantajatiheyksillä, millaista koskaan on raportoitu mille tahansa suprajohteelle. Tämä on täysin uusi läpimurto tällä kentällä.
Yllätyksekseen tutkijat havaitsivat, että järjestelmä näytti kilpailevan monien uudenlaisten tilojen välillä. Virittämällä kantajatiheyttä kierrossa muodostuvan superhilan moiré-minikaistoissa, järjestelmä osoitti korreloivia tiloja ja suprajohtavuutta vuorotellen yhdessä eksoottisen magnetismin ja kaistatopologian kanssa.
He huomasivat myös, että nämä tilat olivat erittäin herkkiä kahden grafeenikerrosrakenteen välisen kiertymiskulman tarkkuudelle ja homogeenisyydelle. Lisäksi he pystyivät nostamaan suprajohtavan siirtymälämpötilan yli kolmeen kelviniin saavuttaen ennätysarvoon, joka on kaksi kertaa korkeampi kuin aikaisemmin aiheesta raportoidut arvot.
Toistaiseksi ei ole teoriaa, joka selittäisi taikakulmagrafeenin suprajohtavuutta mikroskooppisella tasolla, mutta tämän uuden löydön avulla syntyi uusi mahdollisuus paljastaa sen alkuperä.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 7.11.2019
Saksalaislähtöinen Ubitium on kehittänyt innovatiivisen prosessoriarkkitehtuurin, joka yhdistää eri suorittimien (CPU, GPU, DSP, FPGA) toiminnot yhteen siruun. Yrityksen mukaan tämä uusi RISC-V-arkkitehtuuriin perustuva ratkaisu mullistaa yli 50 vuotta vanhan suorittimien suunnittelun.
Moni uusi sähköauton omistaja kokee toimintasädeahdistusta. Tätä ongelmaa autonvalmistajat voivat helpottaa siirtymällä piipohjaista IGBT-piireissä piikarbidiopohjaisiin siruihin. auton vetoinvertterissä.
