俄亥俄州立大学的研究人员与世界各地的科学家合作,取得了一项发现,可以为超导体如何更有效地为家庭、工业和车辆提供能量提供新的见解。
他们的研究成果上周发表在《科学》杂志上科学的进步研究表明,石墨烯——一种由单层碳原子组成的材料——比原先认为的更有可能成为超导体。
“石墨烯本身可以传导能量,就像普通金属具有导电性一样,但直到最近,我们才知道它也可以成为超导体,通过制造一个所谓的‘魔角’——在第一层石墨烯的顶部扭曲第二层石墨烯,”俄亥俄州立大学物理学教授、该论文的第一作者珍妮·刘(Jeanie Lau)说。“这为进一步的研究打开了可能性,看看我们是否能让这种材料在现实世界中发挥作用。”
与大多数传统导体不同,超导体是一种可以无电阻导电的金属,因此不会损失能量。
石墨烯是一种二维晶体——一种完全平坦的碳——作为单层,它不是超导体。但今年早些时候,麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)的科学家发表的研究表明,如果将一块石墨烯放在另一块石墨烯上,并将这些层扭曲成特定的角度——他们称之为“魔角”,石墨烯就可以成为超导体。
科学家们认为,这个神奇的角度在1度到1.2度之间——一个非常精确的角度。
“问题是,这个神奇的角度,它到底有多神奇?”Lau实验室的研究生、论文的合著者埃米利奥·科德西多(Emilio Codecido)说。
俄亥俄州立大学的研究小组发现,这个神奇的角度似乎没有原先想象的那么神奇。他们的研究发现,石墨烯层在一个较小的角度上仍然具有超导性,约为0.9度。这只是一个小小的区别,但它可以开启新的实验,在现实世界中研究石墨烯作为潜在超导体的可能性。到目前为止,超导仅限于科学实验室之外,因为为了超导电力,电线必须保持在极低的温度下。
“这项研究推动了我们对超导体和神奇角度的理解,比理论和先前的实验可能预期的要更进一步,”该论文的合著者、俄亥俄州立大学物理学教授马克·伯克拉斯(Marc Bockrath)说。
Codecido说:“超导可以彻底改变许多行业——输电线路、通信线路、交通运输、火车。”“扭曲双层石墨烯的超导性将告诉我们在更高温度下的超导性,这将对现实世界的应用有用。这是未来工作的重点。”
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