La supraconductivité est une propriété de matériau largement recherchée, qui implique une résistance électrique de zéro en dessous d'une température critique spécifique. Jusqu'à présent, il a été observé dans divers matériaux, y compris récemment dans des allotropes dits de graphène multicouche (c'est-à-dire des matériaux qui se composent de plusieurs couches d'un réseau de carbone hexagonal).
Des études récentes ont révélé que lorsque le graphène bicouche est placé sur un WSE2 (Tungsten-Diséléure) substrat, sa phase supraconductrice est améliorée. Il en résulte une plus grande densité de porteuse de charge et une température critique plus élevée (c'est-à-dire la température à laquelle un matériau devient un supraconducteur).
Des chercheurs de l'Université de Californie de Santa Barbara et de California Institute of Technology ont mené une étude visant à enquêter davantage sur cette amélioration dans le graphite Bernal Bilayer Graphène en graphite. Leur article, publié dans Physique de la naturerapporte l'observation de deux états supraconducteurs distincts dans ce matériau, ce qui remet en question les modèles actuels d'appariement d'électrons dans des allotropes de graphite.
« Avant ce travail, nous avions observé la supraconductivité dans le graphène bicouche sans WSE2 Et nos collaborateurs de Caltech, du professeur Stevan Nadj-Perge et Yiran Zhang, un étudiant diplômé à l'époque, nous avaient parlé de leurs résultats récents d'une température critique plus élevée lorsque le graphène bicouche est proximité avec WSE2« Ludwig Holleis, premier auteur du journal, a déclaré à Issues.fr. » Nous avons commencé à examiner cette supraconductivité nouvellement trouvée et l'amélioration des températures critiques et des champs magnétiques. «
L'objectif principal de la récente étude réalisée par Holleis et ses collègues était de mieux comprendre l'amélioration des températures critiques et des champs magnétiques précédemment rapportés dans le graphène bicouche à proximité de WSE2ainsi que l'état fondamental dont il émerge. Pour ce faire, ils ont examiné le même supraconducteur qui s'est avéré présenter la température critique la plus élevée lors d'une étude précédente réalisée à Caltech.
« Nous avons retrouvé le même supraconducteur dans l'échantillon que nous avons mesuré et avons également observé le deuxième supraconducteur qui a une température critique beaucoup plus petite », a expliqué Holleis. « En principe, l'observation du supraconducteur est la partie facile car nous venons d'effectuer des mesures de résistance. La compréhension de ses propriétés est alors plus difficile.
« Pour ce faire, nous avons effectué des mesures d'oscillation quantique haute résolution, qui mesurent la surface de Fermi des électrons – en termes simples, les états de l'espace de quantité de mouvement sur lequel les électrons peuvent vivre. »
Fait intéressant, les chercheurs ont constaté que les mesures qu'ils ont collectées n'étaient pas compatibles avec la symétrie rotationnelle du cristal qu'ils ont examiné. Au lieu de cela, ils ont observé une direction préférentielle, connue sous le nom de nématicité.
« La nématicité a été trouvée dans d'autres matériaux supraconducteurs tels que les supraconducteurs de fer, et il pourrait également jouer un rôle important pour la supraconductivité », a déclaré Holleis. « Avec le deuxième résultat principal, la limite des champs critiques dans le plan par dépression orbitale, nous avons essayé de comprendre des données plus mystérieuses.
« Fondamentalement, le champ magnétique critique dans le plan est réglé génériquement soit par la limite de Pauli, soit par le couplage de spin-orbite ISING, comme cela devrait être le cas ici. Aucun de ceux-ci ne semblait s'adapter à l'une des données expérimentales. »
Après avoir discuté de leurs mesures avec le physicien théorique, le professeur Erez Berg au Weizman Institute et son étudiant Yaar Vitturi, Holleis et ses collègues ont proposé un nouveau mécanisme de départing pour la supraconductivité des moments orbitaux dans le plan. Leur travail pourrait bientôt inspirer de nouvelles études explorant les phases supraconductrices distinctes qu'ils ont observées, tout en aidant à contraindre les théories prédisant les mécanismes d'appariement dans les allotropes de graphite.
« Nous avons déjà soumis un document de suivi sur la supraconductivité sur le graphène Trirayer avec WSE2dirigés par deux autres étudiants diplômés de notre laboratoire, Cailtin Patterson et Owen Sheekey, « a ajouté Holleis. » Plus généralement, comprendre ces (maintenant beaucoup) supraconducteurs dans le graphène multicouche est difficile, et actuellement nous travaillons sur de nouvelles techniques expérimentales pour extraire leur secrets. «
