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Superconductivité magnétique dans les piles de graphène
L'empilement des couches de graphène crée un matériau qui peut transporter de l'électricité sans résistance et se comporter comme un aimant à des températures froides.
Le graphite est fait de couches de graphène - des feuilles d'atomes de carbone - qui sont épaisses et épaisses - qui sont empilées et peuvent facilement s'écaillez sous pression, comme lors de l'écriture sur papier.Un seul flocon de graphite peut contenir des millions de couches de graphène, généralement alignés pour que toutes les autres couches correspondent.Cependant, certaines régions ont un modèle d'empilement différent, formant une structure semblable à un escalier.Des chercheurs du MIT ont constaté que lorsque quatre ou cinq couches de graphène sont empilées de cette manière «rhomboédrique», le matériau montre des propriétés électroniques uniques que l'on ne trouve pas dans le graphite régulier.
Dans leur étude, les physiciens ont isolé les flocons du graphène rhomboédrique du graphite et ont effectué des tests électriques.Ils ont constaté que lorsque les flocons sont refroidis à 300 millikelvins (environ -273 degrés Celsius), le matériau devient un supraconducteur, permettant au courant électrique de s'écouler sans résistance.
Ils ont également constaté que le changement d'un champ magnétique externe de haut en bas pourrait basculer les flocons entre deux états supraconducteurs, similaires à un aimant.Cela suggère que le supraconducteur a un magnétisme interne.Cette commutation ne se trouve pas dans d'autres supraconducteurs.
Les chercheurs ont testé comment ce nouvel état supraconducteur réagit à un champ magnétique externe.Ils ont appliqué un champ magnétique et une tension au matériau et ont mesuré le courant électrique résultant.Comme ils variaient le champ magnétique de la polarité négative à la polarité et au dos positifs, ils ont observé que le matériau restait dans son état supraconducteur de résistance zéro, sauf à deux points, un à chaque polarité magnétique.À ces points, la résistance a brièvement augmenté avant de revenir à zéro, et le matériau est revenu à son état supraconducteur.
Les chercheurs ont vu le même comportement inhabituel dans six échantillons et croient que cela est dû à l'empilement spécial du graphène rhomboédrique.À des températures très froides, les électrons ralentissent et commencent à interagir.Ces interactions font en sorte que les électrons se marient et se déplacent sans résistance - c'est la supraconductivité.
Dans ce matériau, les électrons se déplacent tous dans la même direction, ou «vallée», donc lorsqu'ils se marient, leur mouvement ne s'annule pas.Cela crée des paires supraconductrices avec un spin, qui peuvent ensemble produire du magnétisme intégré.