ft-icon1.png0467-2425555

分类列表
新闻分类
石墨烯本身具有超导性 但也可以作为绝缘体使用

石墨烯自从问世以来,就是研究界重视的对象,石墨烯神奇的作用,为人类做出了很多的贡献。石墨烯的研究开发,对于人类的未来至关重要。氧化石墨烯液体


麻省理工学院和哈佛大学的研究人员又有了新发现,石墨烯可以通过调节变为绝缘体或超导体。过去研究者们通过将石墨烯与其他超导材料结合的方式合成石墨烯超导体,这种结构使得石墨烯具备一定的超导特性。但是最新的研究表明,石墨烯靠自己也可以实现超导,证明单纯的碳基材料本身也具有超导性。


研究人员通过创建两个石墨烯薄片堆叠在一起的“超晶格”结构来实现这一性质。石墨烯薄片不是完全重合叠加,而是在一个特定的角度(研究人员称其为“魔角”),也就是旋转1.1度(如上图右侧所示)。这样就形成了精确的莫尔结构,这种结构可以使石墨烯薄片之间的电子发生强相互作用。在其他任何方式的堆叠结构中,石墨烯都很少与相邻的电子产生相互作用。


研究人员发现,当以这个“魔角”旋转时,两片石墨烯不导电,类似于莫特绝缘体。当研究人员施加电压,向石墨烯超晶格添加少量电子时,就会发现在一定水平上,电子突破了初始绝缘状态,形成电流,并且没有电阻,就像超导体一样。“现在我们可以利用石墨烯作为研究超常规超导的新平台,” 研究人员说。人们也可以想象出从石墨烯中制造出一种超导晶体管,这种晶体管可以由开关控制其从超导到绝缘体的变化。这为量子设备提供了许多可能性。”

氧化石墨烯液体

研究人员从之前的结论中得到这样一个想法:如果他们能把电子添加到这些类似莫特绝缘体的超晶格中,就像用氧掺杂莫特绝缘体使它们变成超导体一样,石墨烯会反过来呈现超导性质吗?为了找出答案,他们将一个小的触发电压施加到“魔角石墨烯超晶格”,向其中加入少量的电子。结果单个电子与石墨烯中的其他电子结合在一起,并且可以流动。过程中,研究人员继续测量材料的电阻,却发现当他们添加一定量的少量电子时,电流就像超导体一样不损耗能量。


更重要的是,研究人员可以在同一个设备中通过调整石墨烯使其变成绝缘体或超导体,或是这之间的任何相位。这与之前其他的方法形成鲜明的对比,以前科学家们需要制备和操作成百上千个单独的晶格,每一个晶格只能在一个电子相位中运行。


也就是说研究人员可以通过研究石墨烯这一种材料就可以获取绝缘体、超导体以及中间任何相位的物理信息。而目前其他任何材料都还不具备这种性质。


分享到