Графен, получивший известность благодаря своим уникальным свойствам, снова поражает ученых своими новыми и необычными характеристиками. В этот раз физики обнаружили удивительное новое квантовое состояние материи, открывающее новые горизонты для разработки передовых электронных устройств и исследования сверхпроводимости. В частности, ученые обнаружили в графене топологические электронные кристаллы, возникающие в специальных слоях скрученного графена.

Это открытие подтверждает ранее выдвинутые предположения, как именно электроны взаимодействуют, когда они попадают в кристаллические структуры. Это знание может значительно улучшить создание новых технологий, таких как квантовые компьютеры и высокоэффективные электронные устройства, а также помочь разработке сверхпроводников, работающих при комнатной температуре. Публикация ученых с этой революционной находкой была опубликована в авторитетном журнале Nature, что подтверждает его важность для научного сообщества.

Исследование сосредоточено на использовании двух слоев графена, где атомы углерода организованы в соответствующие соты. Взаимодействие электронов в этих структурах определяет свойства графена, который благодаря своей уникальной электрической проводимости часто сравнивается с популярными проводниками, такими как медь. Однако, в отличие от обычных материалов, электроны в графене могут двигаться свободно, что обеспечивает чрезвычайно высокую проводимость.

Однако когда ученые скрутили один из слоев графена, возник так называемый муаровый узор, в котором некоторые атомы из обоих слоев оказывались идеально выровненными, а другие слегка смещенными. Это привело к изменениям в движении электронов, которые значительно замедлились, а некоторые из них даже начали создавать вихри. Эта аномалия привела к тому, что электроны внутри графена практически прекратили свое движение, заставляя материал вести себя как изолятор. Однако по краям структуры электроны продолжали двигаться без сопротивления, обеспечивая высокий уровень проводимости на периферии.

Это явление является примером редчайшей и особой формы материала, известной как топологический электронный кристалл. Важно отметить, что такое поведение не характерно для известных кристаллов Вигнера, где электроны обычно застывают без движения.

Топологические объекты, к которым относятся и эти электронные кристаллы, обладают удивительной способностью оставаться стабильными, несмотря на внешние воздействия. Например, топологические свойства материалов не изменяются даже при деформации, растяжении или скручивании, что делает их особенно привлекательными для использования в новейших технологиях. В электронных кристаллах такого типа электроны сохраняют стабильное движение даже при небольших дефектах в материале.

Благодаря открытию этого нового квантового состояния ученые получили ключ к созданию еще более эффективных электронных компонентов и возможность дальнейшего исследования сверхпроводимости при комнатной температуре. Это достижение может стать основой для разработки квантовых компьютеров и других инноваций, которые могут существенно изменить современную электронику.