Графит состоит из множества плоских слоев графена, уложенных друг на друга в «стопку» особым образом и сцепленных силами Ван-дер-Ваальса. Ученым известно, что графен можно укладывать в такую «стопку» двумя способами. Первый способ — альфа-графит, состоящий из чередующихся слоев графена, в котором половина атомов углерода расположена ровно над центром шестиугольников в нижнем и верхнем слоях. Второй вариант, бета-графит, имеет более сложную пространственную структуру, напоминающую ромбоэдрические кристаллы. Ученые пока не нашли бета-графит в природе, потому что его структура нестабильна и не может существовать долго.
Однако небольшие количества этой формы графита иногда обнаруживаются в месторождениях альфа-графита. Вот и спорят ученые о том, как он появился и обладает ли бета-графит теми экзотическими свойствами, которые ему приписывают теоретики.
Первые ответы на эти вопросы получила группа российских и британских физиков под руководством профессора Манчестерского университета (Великобритания), лауреата Нобелевской премии и одного из первооткрывателей графена Константина Новоселова. Во время исследования ученые вручную собрали чистый бета-графит. Для этого они подготовили 50 сверхчистых слоев графена, отделив их от стержней обычного альфа-графита и «склеив» вместе с помощью технологий, которые физики используют для создания многослойных структур из различных двумерных материалов. Получив несколько образцов бета-графита, Новоселов со своими коллегами детально изучили его электрические и физические свойства.
Выяснилось, что этот материал обладает некоторыми необычными свойствами, которые не имеет альфа-графит. Они сближают бета-графит с некоторыми экзотическими сверхпроводниками, в которых электроны активно взаимодействуют друг с другом и ведут себя иначе, чем предсказывает классическая теория сверхпроводимости.
Кроме того, при сверхнизких температурах бета-графит становится изолятором с так называемым «эффектом памяти». Он также проявляет другие странные свойства, которые физики до сих пор не могут объяснить. Дальнейшее изучение их свойств, как надеются ученые, поможет найти теоретические объяснения всем этим аномалиям.