Углеродные косички — новый класс углеродных аллотропов

Углерод – поистине уникальный элемент, способный образовывать огромное разнообразие аллотропных форм различной мерности: трехмерный алмаз, двумерный графен, одномерный карбин и нульмерные фуллерены. Одномерные углеродные наноструктуры, такие как полииновые и кумуленовые цепочки, традиционно формируются за счет sp-гибридизации, что и приводит к линейной геометрии. Однако в работе Q.Zhong, Chem. Phys. Lett. 882, 142453 (2026) ученый из China Univ. of Mining and Technology (Китай) предложил принципиально новый класс одномерных углеродных аллотропов с так называемой "переплетенной" структурой. Их ключевая особенность заключается в том, что они формируются из трех типов элементарных звеньев, названных Link-I, Link-II и Link-III.

Обнаружено ключевое доказательство нетрадиционной сверхпроводимости в графене с магическим углом

Физики Массачусетского технологического института сообщают о наблюдении нового ключевого доказательства нетрадиционной сверхпроводимости в скрученном под «магическим углом» трехслойном графене (MATTG) — материале, который изготавливается путем укладки трех атомарно тонких листов графена под определенным углом, или скручиванием, что приводит к экзотическим свойствам. Учёным удалось измерить сверхпроводящую щель MATTG — степень устойчивости сверхпроводящего состояния материала при заданных температурах.

Наблюдение состояний Флоке в графене

Учёные впервые напрямую наблюдали эффект Флоке в графене. Это разрешает давний спор: метод Флоке — когда свойства материала очень точно изменяются с помощью световых импульсов — применим также к металлическим и полуметаллическим квантовым материалам, таким как графен. Исследование опубликовано в журнале Nature Physics. Для экспериментального исследования состояний Флоке в графене в работе была использована фемтосекундная импульсная микроскопия. В этом методе образцы сначала возбуждаются быстрыми вспышками света, а затем, чтобы отслеживать динамические процессы в материале, исследуются с помощью задержанного светового импульса. Измерения однозначно доказывают, что эффекты Флоке проявляются в спектре фотоэмиссии графена.

Универсальность квантового критического потока заряда и тепла в ультрачистом графене

Оказывается, что электроны могут вести себя как идеальная жидкость без трения с электрическими свойствами, описываемыми универсальным квантовым числом. Исследователи из отделения физики Индийского института науки (IISc) совместно с коллегами из Национального института материаловедения Японии наконец-то обнаружили эту квантовую жидкость электронов в графене. Результаты, опубликованные в журнале Nature Physics, открывают новое окно в квантовую сферу и представляют графен как уникальную настольную лабораторию для изучения ранее неизвестных квантовых явлений.

Синтезирован и исследован 2D монослойный аморфный углерод, который в восемь раз прочнее графена

В графене, одном из прочных материалов на Земле, после формирования имеет склонность образовывать трещины, которые приводят к внезапному разрушению. Однако новый углеродный материал, известный как монослойный аморфный углерод (МАУ), является одновременно прочным и жестким. Согласно новому исследованию ученых и сотрудников Университета Райса, опубликованному в журнале Matter, МАУ в 8 раз прочнее графена. Как и графен, МАУ также является двумерным или одноатомным материалом. Но в отличие от графена, где атомы расположены в упорядоченной (кристаллической) гексагональной решетке, МАУ является композитным материалом, который включает как кристаллические, так и аморфные области. Именно эта композитная структура придает MAC его характерную прочность.

Электрическая манипуляция последовательности заполнения спинов в двухслойных графеновых квантовых точках

Исследовательская группа из Китайского университета науки и технологий продемонстрировала возможность электрического управления последовательностью заполнения спина в двухслойной графеновой (BLG) квантовой точке (QD). Это достижение, опубликованное в Physical Review Letters, демонстрирует потенциал управления степенью свободы спина в BLG, материале с многообещающими приложениями в квантовых вычислениях и передовой электронике.

Аномальный эффект Холла при спинорбитальной и магнитообменной связи в 2D-графеновом спиновом клапане

Графен, особенно в чистом виде, уже давно считается перспективным материалом для разработки устройств спинтроники. Эти устройства используют собственный угловой момент (то есть спин), а не заряд электронов, для передачи и обработки данных. Предлагаемый подход к генерации и обнаружению спинов основан на близости графена к близлежащему материалу, который может изменить его свойства. Однако до сих пор успешное развитие спинтроники с использованием только этого подхода оказалось весьма сложной задачей. Исследователи из CIC nanoGUNE BRTA и других институтов разработали устройство спинтроники, которое использует только эффекты близости, в частности, 2D-спиновый клапан на основе графена. Функционирование этого клапана, представленное в статье, опубликованной в журнале Nature Electronics, зависит только от близости к магниту Ван-дер-Ваальса Cr₂Ge₂Te₆.

Прямое измерение фазового соотношения тока sin(2φ) в графеновом сверхпроводящем квантовом интерференционном устройстве

Исследователи из Университета Гренобль-Альпы недавно продемонстрировали прямое измерение тонкого эффекта, а именно фазового соотношения тока sin (2φ), в сверхпроводящем квантовом интерференционном устройстве на основе графена, основанном на перестраиваемых затворах графеновых джозефсоновских переходах. Используемый метод измерений, изложенный в статье, опубликованной в Physical Review Letters, может способствовать разработке более стабильных сверхпроводящих кубитов, менее склонных к декогеренции. Экспериментальная установка основывалась на усовершенствованном методе одновременного контроля и считывания текущего фазового соотношения пары джозефсоновских переходов. Показано, что, объединив два графеновых джозефсоновских перехода в сверхпроводящем квантовом интерференционном устройстве, можно получить фазовое соотношение тока sin(2φ) благодаря контролю интерференционных эффектов между куперовскими парами с помощью магнитного поля.

В сочетании с тонкой пленкой тяжелого металла и ферромагнитными монослоями графен усиливает эффект стабилизации скирмионов в спинтроники

На границе раздела графена и тяжелого металла возникает сильная спин-орбитальная связь, которая приводит к различным квантовым эффектам, включая спин-орбитальное расщепление уровней энергии (эффект Рашбы) и скос в выравнивании спинов (взаимодействие Дзялошинского-Мория). Эффект скоса спинов особенно необходим для стабилизации скирмионов, которые особенно подходят для спинтроники. В статье, опубликованной в журнале ACS Nano, испано-немецкая группа учёных показала, что эти эффекты значительно усиливаются, когда несколько монослоев ферромагнитного элемента кобальта вставляются между графеном и тяжелым металлом (в данном случае: иридием). Образцы выращивались на изолирующих подложках, что является необходимым условием для внедрения многофункциональных спинтронных устройств, использующих эти эффекты. 

Управляемые Андреевские связанные состояния в двухслойных графеновых джозефсоновских переходах от коротких до длинных пределов перехода

Исследователи успешно контролировали квантово-механические свойства связанных состояний Андреева в двухслойных графеновых переходах Джозефсона с использованием напряжения затвора. Статья опубликована в Physical Review Letters. В этой работе исследовательская группа использовала напряжение на затворе для управления квадратичной дисперсией энергии двухслойного графена, а также длиной сверхпроводящей когерентности в реальном времени. Используя туннельную спектроскопию, разработанную в их предыдущей работе, они наблюдали изменение связанных состояний Андреева при различных напряжениях на затворе в реальном времени и подтвердили, что экспериментальные результаты соответствуют теоретическим предсказаниям.