امان تریپاتی -7 نوامبر 2025، این تحقیق راه را برای طراحی ابررساناها و مواد جدید برای تأمین انرژی رایانه‌های کوانتومی کارآمدتر هموار می‌کند. یویچیرو چینو/گتی ایمیجز
فیزیکدانان MIT با توسعه‌ی یک تکنیک جدید برای «مشاهده مستقیم» از خواص آن، از یک پیشرفت قابل توجه خبر داده‌اند که مستقیم‌ترین شواهد تا به امروز از ابررسانایی غیرمتعارف در گرافن سه لایه پیچ خورده «زاویه جادویی» (MATTG) را ارائه می‌دهد.
این کشف تأیید جدیدی ارائه می‌دهد که این ماده، متشکل از سه ورق کربنی به ضخامت اتم که روی هم چیده شده و پیچ خورده‌اند، نوع منحصر به فردی از ابررسانا است.این یافته گامی حیاتی در جستجوی جهانی برای ابررساناهای دمای اتاق است که اغلب به عنوان “جام مقدس” فیزیک از آن یاد می‌شود.
جئونگ مین پارک، نویسنده‌ی همکار، گفت: “این مشاهده‌ی مستقیم می‌تواند نشان دهد که چگونه الکترون‌ها جفت می‌شوند و با حالت‌های دیگر رقابت می‌کنند و راه را برای طراحی و کنترل ابررساناها و مواد کوانتومی جدید که روزی می‌توانند فناوری‌های کارآمدتر یا رایانه‌های کوانتومی را به کار اندازند، هموار می‌کند.”
در حالی که ابررساناهای معمولی بسیار کم‌مصرف هستند، اما فقط در دماهای بسیار پایین کار می‌کنند و کاربرد عملی آنها را محدود می‌کنند.
یک ابررسانا که در دماهای بالاتر و کاربردی‌تر کار می‌کند، می‌تواند فناوری را متحول کند و همه چیز را از شبکه‌های برق با اتلاف انرژی صفر و رایانه‌های کوانتومی کاربردی گرفته تا دستگاه‌های MRI کارآمدتر، امکان‌پذیر سازد.
دستاورد تیم تحقیقاتی در اندازه‌گیری مستقیم “شکاف ابررسانایی” MATTG نهفته است – خاصیتی که انعطاف‌پذیری حالت ابررسانایی آن را توصیف می‌کند.آنها کشف کردند که این شکاف دارای یک پروفیل V شکل متمایز است که اساساً با شکاف مسطح و یکنواخت موجود در ابررساناهای معمولی متفاوت است.این تفاوت تأیید می‌کند که مکانیسم ایجاد ابررسانایی در MATTG نیز باید غیرمتعارف باشد.
برای دستیابی به این هدف، محققان یک پلتفرم آزمایشی جدید ایجاد کردند.این تیم در یک بیانیه مطبوعاتی افزود: “این تکنیک جدید، تونل‌زنی الکترون را با انتقال الکتریکی ترکیب می‌کند – تکنیکی که برای سنجش ابررسانایی یک ماده، با ارسال جریان و اندازه‌گیری مداوم مقاومت الکتریکی آن (مقاومت صفر نشان می‌دهد که یک ماده ابررسانا است) استفاده می‌شود.”
این ترکیب به تیم اجازه داد تا شکاف V شکل را به طور مستقیم به ابررسانایی ماده مرتبط کند.شوون سان، نویسنده اصلی مطالعه و دانشجوی کارشناسی ارشد در دانشکده فیزیک MIT، گفت: “شکاف ابررسانایی به ما سرنخی می‌دهد که چه نوع مکانیسمی می‌تواند منجر به چیزهایی مانند ابررساناهای دمای اتاق شود که در نهایت به نفع جامعه بشری خواهد بود.” تبلیغات
ابررسانایی زمانی رخ می‌دهد که الکترون‌ها به صورت “جفت‌های کوپر” “جفت” می‌شوند و بدون اصطکاک یا اتلاف انرژی از میان یک ماده عبور می‌کنند. در ابررساناهای معمولی، این جفت‌ها به طور ضعیفی به هم متصل هستند و از طریق ارتعاشات در شبکه اتمی تشکیل می‌شوند.
محققان گمان می‌کنند که مکانیسم جفت شدن در MATTG متفاوت است. پارک اظهار داشت که جفت شدن “احتمالاً از تعاملات الکترونیکی قوی ناشی می‌شود تا ارتعاشات شبکه”، به این معنی که خود الکترون‌ها “به جفت شدن یکدیگر کمک می‌کنند.”
MATTG بخشی از یک دسته جدید از مواد مورد مطالعه در “twistronics” است، زمینه‌ای که توسط نویسنده ارشد این مطالعه، استاد MIT، پابلو جاریلو-هررو، پیشگام آن بود. گروه او برای اولین بار در سال ۲۰۱۸ گرافن زاویه جادویی تولید کرد و نشان داد که روی هم قرار دادن مواد دوبعدی در زوایای خاص می‌تواند رفتارهای الکترونیکی عجیب و غریبی را القا کند.
این تیم قصد دارد از پلتفرم آزمایشی جدید خود برای بررسی سایر مواد دوبعدی پیچ خورده استفاده کند، با هدف شناسایی کاندیداهای جدید برای فناوری‌های آینده.جاریلو-هررو در پایان گفت: «درک خوب یک ابررسانای نامتعارف می‌تواند درک ما را از بقیه‌ی ابررساناها افزایش دهد. این درک می‌تواند به عنوان مثال، طراحی ابررساناهایی را که در دمای اتاق کار می‌کنند، هدایت کند، که به نوعی هدف نهایی کل این حوزه است.»
این مطالعه در مجله‌ی Science منتشر شده است.
