grafeen, een enkele laag koolstofatomen, heeft veel extreme elektrische en mechanische eigenschappen. Twee jaar geleden, onderzoekers toonden aan hoe twee op elkaar gelegde en precies in de juiste hoek gedraaide vellen supergeleidend kunnen worden, zodat het materiaal zijn elektrische weerstand verliest. Nieuw werk verklaart waarom deze supergeleiding plaatsvindt bij een verrassend hoge temperatuur.

Onderzoekers van de Aalto University en de University of Jyväskylä hebben aangetoond dat grafeen een supergeleider kan zijn bij een veel hogere temperatuur dan verwacht, vanwege een subtiel kwantummechanica-effect van de elektronen van grafeen. De resultaten zijn gepubliceerd in Fysieke beoordeling B . De bevindingen werden benadrukt in Natuurkunde standpunt van de American Physical Society, en lijkt een levendige discussie op gang te brengen in de natuurkundegemeenschap.

De ontdekking van de supergeleidende toestand in gedraaid dubbellaags grafeen werd door het tijdschrift Physics World geselecteerd als de Physics-doorbraak van het jaar 2018. en het leidde tot een intens debat onder natuurkundigen over de oorsprong van supergeleiding in grafeen. Hoewel supergeleiding slechts enkele graden boven het absolute nulpunt van de temperatuur werd gevonden, het blootleggen van de oorsprong ervan zou kunnen helpen bij het begrijpen van supergeleiders bij hoge temperaturen en ons in staat stellen supergeleiders te produceren die in de buurt van kamertemperatuur werken. Een dergelijke ontdekking wordt beschouwd als een van de 'heilige gralen' van de natuurkunde, omdat het computers zou kunnen bedienen met een radicaal lager energieverbruik dan nu.

Het nieuwe werk kwam voort uit een samenwerking tussen de groep van Päivi Törmä aan de universiteit van Aalto en de groep van Tero Heikkilä aan de universiteit van Jyväskylä. Beiden hebben jarenlang de soorten ongewone supergeleiding bestudeerd die waarschijnlijk in grafeen worden aangetroffen.

"Het geometrische effect van de golffuncties op supergeleiding werd in mijn groep ontdekt en bestudeerd in verschillende modelsystemen. In dit project was het spannend om te zien hoe deze studies verband houden met echte materialen, " zegt de hoofdauteur van het werk, Aleksi Julku van de universiteit van Aalto. "Naast het aantonen van de relevantie van het geometrische effect van de golffuncties, onze theorie voorspelt ook een aantal waarnemingen die de experimentatoren kunnen controleren, " legt Teemu Peltonen van de Universiteit van Jyväskylä uit.