研究人員們與歐洲的石墨烯旗艦證明了，超導(dǎo)電流在二維石墨烯材料的石墨烯片邊緣之間的反彈，而不出現(xiàn)散射。這是首次在一個二維系統(tǒng)里超導(dǎo)電流，直接觀察到電子波的彈道鏡像，這可能引發(fā)使用基于石墨烯的約瑟夫遜結(jié)的應(yīng)用，如先進的數(shù)字邏輯電路，超靈敏的磁力計和伏特計。

甲約瑟夫遜結(jié)是通過把兩個超導(dǎo)層間夾一層薄的非超導(dǎo)材料而制成。糾纏的超導(dǎo)電子對被稱為庫珀對，其在某些特定情況下，能夠無阻力地通過絕緣或部分絕緣中間層。

無電阻電流在臨界電流會出現(xiàn)，高于該電流，隨時間變化的(交流)電壓被設(shè)置穿過結(jié)點。檢測和測量電流狀態(tài)的變化，是許多應(yīng)用利用約瑟夫森結(jié)的基礎(chǔ)。

電子邏輯電路可以通過約瑟夫遜結(jié)的陣列構(gòu)成，其也可用于超導(dǎo)量子干涉器件(SQUIDs)。SQUIDs對電磁場極其敏感，可以形成磁力，可用于測量低至幾阿托特斯拉(10-18T)的場，以及響應(yīng)小到皮伏特(10-12V)的電勢差。

這種超敏感器件的實際應(yīng)用包括，在大腦、心臟和地球物理研究中測量電流的設(shè)備。軍事上的應(yīng)用包括遠程潛艇的探測。

在最新一期的《Nature Nanotechnology》雜志里，由Graphene Flagship的成員LievenVandersypen領(lǐng)導(dǎo)的國際物理學(xué)家研究小組，Lieven是代爾夫特的Kavli納米科學(xué)研究院中的一個成員，他們明確的論證了約瑟夫森結(jié)在石墨烯中的重要性，石墨烯是碳原子的一種排列成六邊形格子的二維同素異形體。在論文中，主要作者是Victor Calado和SrijitGoswami，研究者研究的是石墨烯中的超導(dǎo)電流，用電子來鏡面反射由鉬錸組成的一維邊緣觸點。

在實驗中使用的是超潔凈石墨烯——為了保證材料的獨特電性能要求——通過絕緣2d六方氮化硼薄片來封裝，以屏蔽環(huán)境污染。然后這三層疊層被切成所希望的形狀，石墨烯與超導(dǎo)合金相接觸。

正如光在兩面鏡子之間來回彈跳，導(dǎo)致了由入射光的疊加和反射電磁波而產(chǎn)生的干涉模式，電子可以從一個超導(dǎo)體的邊緣反射。不同的是，電子干擾僅在超凈樣品中被觀察到，在其中帶電粒子有可能在材料中以彈道軌跡移動，并因為雜質(zhì)而產(chǎn)生最小散射。

這是Calado, Goswami和他的同事在他們的裝置中觀察到的現(xiàn)象，并帶有一個引人注目的超導(dǎo)模擬。在他們的這篇《Nature Nanotechnology》論文中，研究者參閱臨界電流振蕩，作為承載電流的電子和電子空穴的相位干涉的結(jié)果。這是由反射鏡的點之間的諧振 (Fabry-Pérot)腔的形成而引起。此外，較大的超電流也被觀察到，行進達1.5微米以上距離。研究人員認為，這是第一次直接觀察石墨烯的彈道鏡像超電流。

“這項工作使我們能夠揭開超導(dǎo)相互作用的最新物理原理，以及石墨烯中電子的相對論行為，”Goswami說。 “有了這項技術(shù)，我們可以在一個新的令人興奮的領(lǐng)域研究和開發(fā)石墨烯約瑟夫森結(jié)。”