Инженеры из ETH Zurich сумели настроить сверхвысокий уровень материала так, чтобы некоторые части чешуйки могли быть электрическим изолятором, в то время как другие области действовали как сверхпроводник, расстояние между которыми составляло всего нанометры. Команда продемонстрировала прорыв, создав электронные компоненты из графена.

Несмотря на все свои сверхспособности, графен обманчиво прост - это двумерный слой сшитых атомов углерода. Но это делает его отличным проводником электричества и тепла , при этом он очень прочный и гибкий.

Команда Массачусетского технологического института обнаружила новую причудливую форму в этом материале. Сложив два слоя графена, а затем скрутив их на 1,06 градуса, материал стал изолирующим - до тех пор, пока не было приложено определенное напряжение, после чего он внезапно переключился на сверхпроводимость.

Позже было обнаружено, что эта особая форма материала, известная как «закрученный под магическим углом двухслойный графен», проявляет невидимую ранее форму магнетизма, а в другом исследовании исследователи обнаружили, что эффекты были более выраженными, если было сложено больше листов.

В новом исследовании ETH Zurich показали, что они могут превратить одну чешуйку этого графена в изолятор и сверхпроводник одновременно, причем разные секции демонстрируют разные свойства на расстоянии всего лишь нанометров.

Чтобы заставить графен переключать свою проводимость, команда прикладывала разное напряжение к разным областям. При этом им удалось создать джозефсоновские переходы, электронные компоненты, состоящие из двух сверхпроводников, разделенных тонким диэлектриком. Небольшая часть тока будет перескакивать через изолятор благодаря особенностям квантового туннелирования.

Обычно эти переходы создаются с использованием нескольких разных материалов, но исследователям удалось построить один на одной пластинке графена. Затем команда планирует создать более продвинутый компонент, называемый сверхпроводящим квантовым интерфейсным устройством (SQUID), который состоит из двух соединенных джозефсоновских переходов в форме кольца. Они могут быть полезны для создания квантовых компьютеров.