石墨烯超导再获得突破,三层石墨烯天然魔角,降低超导实现要求

2020-06-12 21:06 admin

近日,研究人员在三层石墨烯片中发现了超导电性的迹象,借助三层石墨烯,将会更快帮助研究人员了解铜氧化物中的超导性。

哥伦比亚大学的物理学家Cory Dean表示,双层石墨烯的超导现象实现非常困难,这需要两个石墨烯层的原子晶格相对于彼此扭转了1.1°的魔角时才能出现。而在三层石墨烯上面则不存在这种问题,三层石墨烯中每层的原子晶格都与上面下面的对齐,不需要再次扭转,这种结构是在产生多层石墨烯时自然形成的。

在此之前,21岁的麻省理工学院博士生曹原,他发现了石墨烯的这种魔角,并在《自然》上进行了刊文。当温度冷却到绝对零度即-273°C以上1.7°C时,两层石墨烯如果堆成约1.1°的微妙角度,就会产生超导现象。

技术的研究方式变革了时代的研究成果,曹原发现了双层石墨烯的超导现象,颠覆了前人使用氧化铜材料做超导电性研究。而曹原之久就通过简单的双层石墨烯碳材料,提供了一个复杂超导物理的研究平台。而现在,石墨烯超导的技术研究将要再次被革命。

另外,三层石墨烯还具备独的光学特征,斯坦福大学和加州大学的物理学家采用了现有的标准方法来对石墨烯薄片进行分离。他们通过传统的撕胶带的方法,再加上之前Feng Wang团队开创的新技术,他们发现了三层石墨烯中独特的光学特征。

另外,该团队还用这些三层薄片作为制造电气设备的材料,它们将三层薄片夹在氮化硼层之间,使石墨烯与污染物隔离并防止其发生弯曲。从而使得氮化硼层中的原子与石墨烯层中的碳原子精确对齐,但是在几纳米之外它们是偏移的。在大约10纳米之后,层中的原子再次对齐,产生“莫尔”重复图案,其在扭曲的双层石墨烯中也是明显的。每个重复的莫尔晶胞除了材料本身的电子外,还可以容纳多达四个额外的电子,从而改变材料的导电性。

值得一提的是,研究人员将晶胞降温低于2K时,电阻开始急剧下降,这是超导性的一个特性,另外当他们对其施加磁场时,接近零的电阻直接消失了,这也是超导的另一个迹象。研究人员称,现在还存在两个问题,一方面电阻没有完全归零,可能是石墨烯薄片中的杂质存在,另一方面,这些特性可能会限制它无法实现大面积超导。

毫无疑问,利用石墨烯作为超导材料的潜力是无限的,不过现在的试验还存在一定的偏差,后面也将会提升测试精度,进一步完善石墨烯的超导试验。

技术支持

新闻资讯

86-516-68084619

周一至周五 08:30~17:30