Каков сверхпроводящий механизм материалов с интеркаляцией графена?

Исследование, проведенное Национальной лабораторией линейных ускорителей (SLAC) Министерства энергетики США и Стэнфордским университетом, впервые выявило сверхпроводящий механизм композитов с интеркаляцией графена и обнаружило потенциальный процесс, который сделает графен многообещающим применением. Король материалов "получает сверхпроводящие свойства, о которых люди всегда мечтали. Это исследование поможет продвинуть применение графена в сверхпроводимости и разработать высокоскоростные транзисторы, нанодатчики и устройства квантовых вычислений. Соответствующие статьи были опубликованы в журнале 20 марта. выпуск Nature News.

Графен представляет собой однослойную структуру из атомов углерода, расположенную в форме сот. Это самый тонкий и прочный из известных в настоящее время материалов, обладающий превосходными физическими и химическими свойствами. Ученые надеются использовать графен для создания быстродействующих транзисторов, датчиков и даже прозрачных электродов. Ранее было известно, что материалы интеркаляции графена, легированные атомами металлов, обладают двумерными сверхпроводящими свойствами. Но ученые не смогли определить, является ли сверхпроводимость производной от металлов, графена или того и другого. Новое исследование впервые убедительно доказывает, что графен играет ключевую роль. Это открыло путь для применения соответствующих материалов в области электронных устройств нанометрового масштаба.

Сеть организации физиков сообщила 21 марта, что исследователи пришли к такому выводу, изучив материал, называемый интеркалированным кальцием графеном (CaC6), в сильном ультрафиолетовом свете. CaC6 представляет собой композит с интеркаляцией графена, полученный химической реакцией между чистым кристаллом кальция и графитом. Он состоит из одного слоя графена с атомами углерода и одного слоя атомарного кальция.

Исследователи проанализировали образец CaC6 из Университетского колледжа Лондона (UCL) в Стэнфордской лаборатории источников синхротронного излучения (SSRL). Ультрафиолетовый свет высокой интенсивности помогает им проникать глубоко в материал, чтобы увидеть, как движутся электроны в каждом слое. Эксперименты показали, что электроны рассеиваются взад и вперед между слоями графена и атомов кальция и естественным образом колеблются и соединяются с атомной структурой материала, тем самым получая электрическое сопротивление без сопротивления.

Ян Шуолонг, аспирант Стэнфордского института материаловедения и энергетики (SIMES), который руководил исследованием, сказал: «Наша работа открыла для графена путь к сверхпроводимости. Это давняя мечта научного сообщества. не была реализована. Цель сверхпроводящего механизма материалов интеркаляции графена была впервые раскрыта с помощью источников синхротронного излучения ».

Он сказал, что, хотя применение сверхпроводящего графена трудно реализовать в краткосрочной перспективе, его потенциальная ценность применения безгранична, и ожидается, что многие устройства, включая аналоговые транзисторы сверхвысокой частоты, наносенсоры и электронные устройства, а также квантовые компьютеры. Станьте реальностью.

Страница содержит содержимое машинного перевода.