inanılmaz! Grafenin süper iletkenliğinin bükme ve ekstrüzyon yoluyla artırılabileceği bulundu!
Columbia Üniversitesi liderliğindeki bir araştırma ekibi, oyunun kurallarını değiştiren bu malzemenin iletkenliğini kontrol etmenin yeni bir yolunu keşfetti. Grafen mucizevi bir malzeme olarak bilinir.Grafen sadece şimdiye kadar bulunan en güçlü ve en ince malzeme olmakla kalmayıp, aynı zamanda eşsiz termal ve elektriksel iletkenlik yetenekleri ile elektronik, enerji ve tıp alanlarında yeniliğin yolunu açmaktadır. . Şimdi, Columbia Üniversitesi liderliğindeki bir araştırma ekibi, süper iletkenliği indüklemek için bitişik grafenin bal peteği benzeri karbon atomu katmanlarını ince ayarlayabilen yeni bir yöntem geliştirdi. Araştırması, bu iki boyutlu malzemenin ilginç özelliklerinin arkasındaki fiziğe yeni bakış açıları sağlıyor. Araştırma ekibinin makalesi 24 Ocak 2019'da Science dergisinde yayınlandı.
Brocade Park-Bilimin Popülerleştirilmesi: Columbia Üniversitesi'nde Fizik Profesörü ve çalışmanın baş araştırmacısı Cory Dean şunları söyledi: Araştırmamız, bükülmüş çift grafende süperiletkenliği tetiklemenin yeni bir yöntemini gösteriyor. Özellikle basınç uygulanarak elde edilen yöntem, bu aynı zamanda geçen yıl MIT'nin araştırma sonuçları için anahtar ilk onayı sağladı (bimoleküler grafen belirli bir açıyla büküldüğünde elektronik özellikler gösterebilir) ve anlayışımızı daha da derinleştirdi. Sistemin anlaşılması, bu yeni alandaki araştırma için son derece önemlidir. Mart 2018'de Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden araştırmacılar çığır açan bir keşif bildirdi: İki grafen katmanı arasındaki bükülme açısı 1,1 derece olduğunda, iki grafen katmanı dirençsiz çalışabilir. Alt kısım, "sihirli açı" olarak adlandırılan elektriği iletir. Ancak bu büyülü açıya ulaşmanın kolay olmadığı ortaya çıktı!
- Bükülmüş çift katmanlı grafene basınç uygulamak, onları bir araya getirmek, malzemeyi metalden süper iletkene dönüştürür. Resim: Ella Maru Studio
Bu katmanlar, deneysel olarak zorlayıcı olan yaklaşık 1.1'e bükülmelidir. Araştırmacılar, çok küçük hizalama hatalarının tamamen farklı sonuçlara yol açabileceğini keşfettiler. Bu nedenle, Ulusal Malzeme Bilimi Enstitüsü ve California Üniversitesi'nden bilim adamları da dahil olmak üzere Santa Barbara, büyülü açı koşullarının daha büyük dönüşlerde elde edilip edilemeyeceğini test etmeye başladı. Columbia Üniversitesi Fizik Bölümü'nde doktora sonrası araştırmacı ve çalışmanın ilk yazarı Matthew Yankowitz, `` Açıyı tam olarak kontrol etmeye çalışmadık, ancak iki katman arasındaki aralığın değiştirilip değiştirilemeyeceğini sorduk. Herhangi bir bükülmüş açı büyülü bir açıya dönüştürülebilir. 1.3 derecelik bükülme açısına sahip bir örnek üzerinde çalıştılar - sihirli açıdan sadece biraz daha büyük, ancak yine de süper iletkenliği engelleyecek kadar uzak. Basınç uygulamak, malzemedeki elektron sayısına bağlı olarak malzemeyi metalden yalıtıcıya (akım akamaz) veya süper iletkene (akım dirençsiz geçebilir) değiştirir.
Şaşırtıcı bir şekilde, araştırmacılar 10.000 atmosferden fazla basınç uygulayarak yalıtım ve süper iletken fazların görünümünü gözlemlediler.Ayrıca, grafenin süper iletkenliği şimdiye kadar gözlemlenen en yüksek sıcaklıkta, mutlak sıfırın biraz üzerinde oluştu 3 derece. Ekip, süper iletkenliği indüklemek için gereken yüksek voltajı elde etmek için Florida Tallahassee'de bulunan ulusal bir yüksek manyetik alan kullanıcı cihazı olan Maglab ile yakın bir şekilde çalıştı. Bu çok büyük bir teknik zorluktur Şimdiye kadar kullanılan en benzersiz cihazlardan birini ürettikten sonra, tümü elektrik tepkisini ölçen düşük sıcaklık, yüksek manyetik alan ve yüksek voltajı birleştirmek gerekir. Tüm bunları bir araya getirmek göz korkutucu bir görevdir ve araştırma ekibi, Maglab'ın olağanüstü uzmanlığı sayesinde gerçekten başarılı olabilir. Araştırmacılar, daha yüksek basınçlar altında, kritik süper iletkenlik sıcaklığını daha da artırmanın mümkün olduğuna inanıyorlar.Nihai hedef, bir gün oda sıcaklığında çalışabilen bir süperiletken geliştirmek.
Grafende bu zor olsa da, diğer malzemelerde bu hedefe ulaşmak için bir yol haritası görevi görebilir. Bu araştırmada işbirlikçi olan UC Santa Barbara'da fizik profesörü yardımcı doçenti Andrea Young şunları söyledi: Bu araştırma, bu katmanları sıkıştırmanın ve onları çarpıtmanın açıkça göstermektedir. Aynı etkiye sahiptir ve grafenin elektronik özelliklerini manipüle etmek için başka bir paradigma sağlar. Araştırma sonuçları, bu sistemi incelemenin zorluğunu büyük ölçüde rahatlatıyor ve bize bu sistemi kontrol etmek için yeni bir yöntem sağlıyor. Dean ve Young şimdi diğer iki boyutlu sistemlerde süper iletkenlik bulmayı umarak çeşitli atomik olarak ince malzemeleri büküp sıkıştırıyorlar. Bu fenomenlerin 'nedenini' anlamak ürkütücü bir zorluktur, ancak nihayetinde bu maddi araştırmanın gücünden yararlanmak çok önemlidir - gizemi çözmeye başlıyor!
Brocade Park-Bilim Popülerleştirme Araştırma / Gönderen: Columbia Üniversitesi
Referans Dergi Literatürü: "Bilim"
DOI: 10.1126 / science.aav1910
Brocade Park - Evren Biliminin Güzelliğini Sunuyor
