Мнения Сверхпроводимость
12.02.2016 10:13:00
Константин Ефетов
Директор института Теоретической физики III Профессор Константин Ефетов - Почетный Член (Fellow) Американского Физического Общества, обладатель Премии Блеза Паскаля, учреждённой французским правительством и Исследовательской Премии Landau-Weizman, учреждённой Институтом Вейцмана в Израиле. Он - “выдающийся рецензент американского Физического Общества”. Эта Премия даётся за заметный вклад в рецензировании статей в таких журналах как Physical Review Letters, Physical Review, Reviews of Modern Physics и других.


Подробнее

Зеркальные межзонные андреевские отражения на ван дер Ваальсовских контактах между графеном и селенидом ниобия

Интернациональная группа исследователей с участием ученого, работающего рамках гранта в НИТУ «МИСиС», опубликовала важную работу по изучению свойств контактов между сверхпроводниками и графеном. Интерес к созданию и изучению таких наноструктур обусловлен поиском новых возможностей для электроники, возникающих при использовании квантовых свойств материи, а также попытками создания квантового компьютера. Важно отметить, что эффект, впервые наблюдаемый в работе, имеет глубокую фундаментальную природу и расширяет понимание наиболее интересных эффектов «нанофизики». Статья об этой работе опубликована в последнем номере Nature Physics. 
Электроны, налетающие из нормального металла на сверхпроводник, отражаются точно назад в виде дырок (отсутствующий электрон обычно описывается в виде квазичастицы-дырки). Это замечательное предсказание было впервые сделано выдающимся российским физиком А.Ф. Андреевым в 1964 г.

Наблюдение этого эффекта стало возможным с развитием нанотехнологий и привлекло огромное внимание как экспериментаторов, так и теоретиков, так как сверхпроводящие структуры находят применение в электронных приборах. В настоящее время создание массивов сверхпроводящих островков является основным направлением в построении квантового компьютера. 
Новые возможности возникли с появлением графена-двухмерного материала, состоящего из атомов углерода. За его создание А. Гейм и К. Новосёлов получили в 2010 году Нобелевскую премию. Благодаря необычайным свойствам графен завоевал в последние годы огромную популярность, и рассматривается как один из наиболее многообещающих материалов для полупроводниковой электроники.

А что если использовать графен вместо обычных металлов в контактах с сверхпроводниками? Как будут отражаться электроны, налетающие из графена на поверхность сверхпроводника?


В 2007 году голландский ученый К. Беенаккер заметил в своей теоретической работе, что андреевское отражение может в этом случае значительно изменить свои свойства, так что дырки будут отражаться не назад, а зеркально так, как отражается свет в зеркале. Этот эффект возникает из-за двухзонного электронного спектра графена. Эти две зоны соприкасаются в определенных точках, и если энергия электронов достаточно близка к этим точкам, возможна ситуация, когда падающий электрон находится в верхней зоне, а отраженная дырка — в нижней. Именно это и должно было бы привести к зеркальному отражению. 
Хотя контакты между графеном и сверхпроводниками удалось сфабриковать уже несколько лет назад, наблюдение зеркального андреевского отражения оказалось непростой задачей, поскольку требовались исключительно чистые графеновые системы. Создание высококачественных контактов между графеном и сверхпроводящим селенидом ниобия и сверхчистых графеновых образцов и позволило в конечном итоге наблюсти зеркальное андреевское отражение. 

Эксперимент проводился главным образом в Колумбийском Университете в Нью-Йорке с поддержкой из Принстонского Университета и Национального Института Материаловедения в Японии. Экспериментальные данные сравнивались с результатами теоретического расчета, проведенного Константином Ефетовым (руководитель проекта в рамках программы Топ-100) во время его работы в НИТУ «МИСиС». Хорошее согласие теории и эксперимента позволило прийти к заключению, что наблюдается именно зеркальное андреевское отражение.
Результаты работы были доложены одним из авторов работы Дмитрием Ефетовым (Массачусетский Технологический Институт) на конференции «Сверхпроводимость и Магнетизм», проведенной в НИТУ «МИСиС» в сентябре 2015 года в рамках программы Топ 5-100.
Главной целью проведенного эксперимента было наблюдение фундаментального эффекта. Но, как это часто бывает, развитие технологий, необходимых для проведения исследования, прокладывает дорогу к созданию новых приборов. В настоящее время большие надежды для построения кубитов (базовых элементов в квантовом компьютере) возлагаются на «трансмоны»-Джозефсоновские контакты, соединенные параллельно с конденсаторами. Джозефсоновские контакты — это сверхпроводники, соединенные между собой диэлектриком или нормальным металлом. В качестве соединяющего материала при построении кубитов берутся, например, полупроводниковые проволоки, обеспечивающие хорошие контакты со сверхпроводниками. Возможность изготовления высококачественных контактов между графеном и сверхпроводником, достигнутая в работе, делает возможным изготовление трансмонов на основе сверхпроводников, соединенным графеном.

Возврат к списку


Всего 0 комментариев
Комментарии к публикации экспертного мнения
    Наши проекты

    Последние комментарии



    Яндекс.Метрика