シカゴ大学と山西大学による新しい研究により、レーザー光を使用して超伝導をシミュレートする方法が発見されました。超伝導は、2 枚のグラフェン シートが積層される際にわずかにねじれると発生します。彼らの新しい技術は、材料の挙動をより深く理解するために使用でき、将来の量子技術やエレクトロニクスへの道を開く可能性があります。関連する研究結果は最近、雑誌『Nature』に掲載されました。

4 年前、MIT の研究者は驚くべき発見をしました。炭素原子の通常のシートを積み重ねるときにねじると、超伝導体に変化する可能性があるということです。「超電導体」などの希少な材料は、エネルギーを完璧に伝達する独特の能力を持っています。超伝導体は現在の磁気共鳴イメージングの基礎でもあるため、科学者や技術者は超伝導体のさまざまな用途を見つけることができます。ただし、適切に機能するには絶対零度以下の冷却が必要であるなど、いくつかの欠点があります。研究者らは、物理学とその効果を十分に理解すれば、新しい超伝導体を開発し、さまざまな技術的可能性を開くことができると信じています。チン氏の研究室と山西大学の研究グループは、これまでに、冷却された原子とレーザーを使用して複雑な量子材料を複製し、分析を容易にする方法を発明してきた。それまでの間、彼らはねじれた二重層システムでも同じことをしたいと考えている。そこで、山西大学の研究チームと科学者は、これらのねじれた格子を「シミュレート」する新しい方法を開発しました。原子を冷却した後、レーザーを使用してルビジウム原子を 2 つの格子に配置し、互いに積み重ねました。次に科学者らはマイクロ波を使用して 2 つの格子間の相互作用を促進しました。両者はうまく連携していることがわかりました。超伝導に似た「超流動」として知られる現象のおかげで、粒子は摩擦によって減速されることなく材料中を移動できます。2 つの格子のねじれ方向を変更できるこのシステムの機能により、研究者らは原子内の新しい種類の超流動体を検出することができました。研究者らは、マイクロ波の強度を変えることで 2 つの格子の相互作用の強さを調整できること、またレーザーを使って 2 つの格子をそれほど労力をかけずに回転させることができることを発見しました。これが非常に柔軟なシステムとなるのです。たとえば、研究者が 2 ～ 3 層、さらには 4 層を超えて探索したい場合、上記のセットアップを使用すると、それが簡単になります。誰かが新しい超伝導体を発見するたびに、物理学の世界は賞賛の目で見ます。しかし、今回の結果は、グラフェンのような単純で一般的な材料に基づいているため、特にエキサイティングです。