Nature Physics, один из авторитетнейших научных журналов мира, опубликовал статью о работе по изучению свойств контактов между сверхпроводниками и графеном. Одним из авторов исследования является профессор Константин Ефетов, научный руководитель проекта «Коллективные явления в квантовой материи» НИТУ «МИСиС».
Интернациональной группой ученых-исследователей был проведен эксперимент, доказавший возможность изготовления высококачественных контактов между графеном и сверхпроводниками, что может приблизить исследователей к созданию новых электронных приборов и, в частности, квантового компьютера. Эта цель еще достаточно далека, но экспериментаторам уже удалось наблюдать интересный фундаментальный эффект — зеркальное андреевское отражение.
Отражение электронов от границы между нормальным металлом и сверхпроводником называется «андреевским» в честь выдающегося советского физика Александра Андреева, предсказавшего такое поведение электрона между обычным металлом и сверхпроводником.
Один из членов команды исследователей, Константин Ефетов, так объясняет сущность андреевского отражения: «Электроны, налетающие из нормального металла на сверхрпроводник, отражаются точно назад в виде дырок (отсутствующий электрон обычно описывается в виде квазичастицы-дырки). В эксперименте же наблюдалось зеркальное отражение электрона (так, как отражается свет от зеркала). 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 наблюдать зеркальное андреевское отражение».
Доказательство того, что это было действительно зеркальное отражение можно было провести только с помощью сравнения экспериментальных данных с теорией. В результате сложных расчетов профессор Константин Ефетов теоретически обосновал результаты эксперимента, так что факт наблюдения зеркального андреевского отражения не вызывает сомнений.
В настоящее время создание массивов сверхпроводящих островков является основным направлением в создании квантового компьютера. Большие надежды для построения кубитов возлагаются на трансмоны — Джозефсоновские контакты, соединенные параллельно с конденсаторами. Джозефсоновские контакты — это сверхпроводники, соединенные между собой диэлектриком или обычным металлом.
С появлением графена — двухмерного материала, состоящего из атомов углерода — у ученых появились новые возможности. Насколько «лучше» станут трансмоны, если в контактах со сверхпроводниками использовать графен?
Важно отметить, что эффект, впервые наблюдавшийся в течение эксперимента, имеет глубокую фундаментальную природу и расширяет понимание наиболее интересных эффектов «нанофизики».
Эксперимент был проведен в Колумбийском университете Нью-Йорка при поддержке ученых из Принстонского университета и Национального института материаловедения Японии. Результаты работы впервые были представлены одним из авторов Дмитрием Ефетовым, в настоящее время работающим в Массачусетском Технологическом Институте, на конференции «Сверхпроводимость и магнетизм», проведенной в НИТУ «МИСИС» в сентябре 2015 года.
Константин Ефетов — доктор физ.-мат. наук, научный руководитель проекта «Коллективные явления в квантовой материи» НИТУ «МИСиС». Победитель открытого международного конкурса на получение грантов НИТУ «МИСиС» для поддержки научных исследований в области развития научного направления, проводимых под руководством ведущих ученых. Профессор Рурского Университета (Германия).
Автор более чем 190 публикаций в ведущих научных журналах. Почетный член Американского физического общества, обладатель премии Блеза Паскаля и исследовательской премии Ландау-Вейцман.
Область научных интересов: теоретическая физика, сильно-взаимодействующие электроны, сверхпроводимость, мезоскопические системы, графен.
