我々はすべて知っているように、プロセスにおける一般的な導電性材料は、多くのエネルギーを消費し、送信中の超伝導体は、ほとんどエネルギー損失ではありません、平方センチメートル当たり、より多くの電流を運ぶことができます。しかし、ほとんどの超伝導体を唯一に近い絶対零時使用温度。
超伝導として知られる現象、1913 - 1911において、平家Kammerlingh Onnesは、純粋な水銀耐性のサンプルを発見したオランダの物理学者は、低温4.22-4.27Kで消滅、それらは他の金属の数は、同様の現象を持っているが見つかりました、平家Kammerlingh Onnesしたがって、物理学ではその年のノーベル賞を受賞しました。
図シュウ平家Kammerlingh Onnes
このような低温を維持するために、液体ヘリウムなど - しかし、物理学者は、臨界温度を超伝導元素と合金超伝導体の多くは非常に低いので、低温超伝導は、アプリケーションが高価な極低温液体に依存する必要が超伝導性を達成するための手段であることがわかりました超伝導アプリケーションのコストの大幅な増加につながった環境、材料自体の価値も、「高温」超伝導体よりも、はるかにだけ絶対零度の比較的高い温度に存在する低温を維持するためのコスト：回答.. -140℃、真の室温で超伝導材料を実現できることは、費用のかかる冷却コストを回避し、エネルギー伝達、医療スキャナおよび輸送における最先端技術に革命をもたらします。
平家Kammerlingh Onnesから今日は、この目標は、物理的な世界の最も重要な使命である、107年には、人々はまだ低い圧力を模索し、高温での材料の超伝導特性に合格し、生活の中で達成するために使用される超伝導を発見しました1つ
「限り、特定のグラフェン回転の二つの層のように：しかし、目標は3月5日で近づくと私たちに近づいて、「自然」紙もマサチューセッツ工科大学とハーバード大学からの二つの重要な研究を発表した報告しましたマジックアングル（magical angle） "と呼ばれている。これは、抵抗がゼロの電子を伝導することができ、数十年間室温超伝導体を発見する上で非常に重要なステップとなる見込みである。
関連する論文を出版することに加えて、Natureはまた、この大きな画期的な成果についてコメントした記事を発表した。
これは、両方の論文の筆頭著者は、わずか21歳曹操の元MITの博士課程の学生であることを言及する価値があります。
1996年に生まれた図シュウ曹操の元は、成都のネイティブは、2010年にUSTCユースクラスに入院し、「クラスYanjici物理的な卓越性」を選択し、2014 USTC学部の最高の栄誉 - 郭の奨学金は現在、マサチューセッツ州でMITの物理学者パブロJarillo-・エレーロの指導の下で、電気工学とコンピュータサイエンスの博士課程の学生の研究所、
図シュウパブロJarillo-エレーロ、凝縮物質の物理学者のMITの助教授。の賞は、スペイン王立協会若手研究賞（2007年）、米国国立科学財団賞（2008年）、アルフレッドが含まれますスローン奨学金（2009年）、デイヴィッドとルーシー・パッカード奨学金（2009年）など
1.1°の論文によると、グラフェンの炭素原子の重畳層の研究者および許可パターンオフセット角、得られた材料は、システムが依然として絶対零上記1.7度まで冷却する必要がある一方で。超電導特性を有することができるが結果は、物理学者が励起させた導電性としても知られる高温超伝導体、等であってもよいことを示唆しています。
マドリッド材料科学研究所の物理学者エレナBascones「は、この発見が確認された場合、それはHTSを理解するために非常に重要であるかもしれない」、と思います。スタンフォード大学の物理学者でノーベル賞受賞者ロバート・ラフリン我々はを楽しみにすることができます」と言いました今後数ヶ月の間に、青写真の欠けている部分を埋めるために狂気の実験的な活動があるでしょう。 "
この研究のハイライトの一つは、それはあなたがそのような超伝導で型破りな超伝導銅酸化物超伝導体グラフェンのメカニズムを学ぶことができることを意味していることである。しかし、DTとのインタビューで、元曹峻はない近い将来に、と述べました酸化銅の研究に直接参加する予定。
我々はすべて知っているように」、このエリアは、ほぼ30年にわたって研究されており、継続され、世界的な銅酸化物の実験室での研究が多数存在している。私たちの主な研究室は、2次元材料の二次元の材料、調製および特性でありますかなりの改善の技術と経験を持っており、ない伝統的な素材のオリジナル曹峻の研究面での経験は、DTに語りました。
図丨3つの関連記事
なぜグラフェンですか？
一般に、超伝導体には大きく分けて2つのタイプがあります：一般的な超伝導理論によって活性が説明できる従来の超伝導体と、主流理論では説明できない超常伝導体です。
最近のMITチームの研究によると、グラフェンの超伝導は後者に属し、超伝導体である超伝導体である酸化銅超伝導体に似ています。
ここでは、133℃で絶対零度を超える温度で導電性である銅酸化物超伝導体について言及する必要があります。銅酸化物超伝導体の根底にあるメカニズムは依然として謎です。驚くべきことは、銅酸化物の超伝導性は常に単純であり、正確に理解して計算することが難しいということです。
しかし、酸化銅超伝導のような非破壊の超伝導は、室温で超伝導を達成する可能性が最も高く、超伝導を得るために約マイナス140度に達しているが、酸化銅超伝導システムは非常に複雑であり、実験条件は多くの労力と資材を費やすので、効果的な次の研究を行うことは困難です。
図丨グラフェンの2つの層を1.1°の回転角にすると、得られる材料は超伝導特性を有する
偶然にも、層間のツイスト角を有するグラフェンの超伝導は、少なくとも酸化銅の超伝導の現象と一致するように見える瞬間に発見され、物理学者は、メカニズムも一貫していなければなりません。
グラフェンは常に驚くべき特性を持つ魔法の材料でした。この六角形状に伸びる炭素原子の単層からなるこのシート状の材料は、鋼よりも強く、銅よりも導電性があり、他の材料と比較しています。超伝導は、物質が接触したときにも示されているが、この挙動は従来の超伝導によって説明することができる。
また、グラフェンは比較的単純な材料であり、グラフェンの研究はすでにかなり進んでおり、安定した高品質のグラフェンの作成には多くの研究が集中しているため、グラフェンを用いて不規則性を研究しています。超伝導の現象は、室温超伝導を達成するために科学者を効果的に加速することができる。
マドリッド材料科学研究所の物理学者Elena Basconesは、グラフェンをベースにしたデバイスは酸化銅よりも研究が容易でグラフェンを超伝導を探索するための有用なプラットフォームとしていると述べています。例えば、酸化銅の超伝導根本的な原因は、物理学者がしばしば極端な磁場に材料を置く必要があることです。さまざまな挙動を探索するためにそれらを調整する必要があります。つまり、多くの実験や対処すべきデータがたくさんあります。単純に電場を調整することで同じ結果が得られます。
グラフェンは、原子の厚さを有する層状の二次元炭素材料であり、二層のグラフェンを重ね合わせて特定の角度に積層すると、超伝導材料として使用することができる。
「超伝導マジック」
実験を行うにあたって、Cao Yuanと彼の師匠Pablo Jarillo-Herreroとそのチームは超電導性を調べず、代わりに二重層グラフェンの偏向角がグラフェンの性能にどのような影響を与えるかを調べようと試みました。
理論的には、二次元材料層の間のある角度オフセットが、電子が材料層を横切って楽しい方法で相互作用することを誘発するかもしれないが、どのような種類の方法。
しかし、Cao Yuanのチームは、二重層グラフェンの予想外の挙動をすぐに発見しました。
図丨グラフェン
第1に、グラフェンの導電率およびその中の電荷を運ぶ粒子の密度を測定することにより、その構造が電気伝導のためにその構成成分のすべてを利用する特性を有する材料であるモット絶縁体となり、相互作用がそれらの流れを妨げるでしょう。
次に、小さな電場を使って、少数の追加の電荷担体をシステムに加えて超伝導体にし、結果を得た直後に彼らはチームに資金を提供した、Jiao-mentor Jarillo-Herreroは、これらの結果を得るためにさまざまなデバイスを使用し、それらを測定する協力者と協力することは、私たちのチームにとって非常に自信があります。
次に、二重層グラフェンの超伝導効果はどのように達成されますか？単層グラフェンは、その電荷中性点で線形エネルギー分散特性を持ちます。ハイブリダイゼーションは、スタッキングシーケンス（AAまたはABスタッキング）に従って低エネルギーバンド構造の変化をもたらす。
追加のツイスト角がある場合、交互のAAおよびABスタッキング領域からなる新しい六角形パターンモアレパターンが現れ、格子変調として作用する。超格子ポテンシャルは、リボン構造をミニクロスミニブリルアンゾーンMBZでは、MBZ内の隣接するディラックコーン間のハイブリダイゼーション効果は、電荷中性点におけるフェルミ速度に影響を及ぼし、電荷中性点における速度は106m / sである。典型的な値の減少されています。異なるツイスト角は、ハイブリッド効果間のディラックコーンを決定する異なる単位セル構造を決定します。
フェルミ速度がゼロになる特別な角度は、第1の角度が約1.1°である「マジックアングル」である。このねじれ角の近くでは、エネルギーバンドはニュートラルに近く、エネルギーバンド全体帯域幅の典型的なエネルギーは約5-10meVです。
実験では、これらのエネルギーバンドの平坦化が大きな有効質量をもたらすことを示した。そして、絶縁状態は、クーロンエネルギーと量子運動エネルギーとの間の競合の結果として理解され、これはハーフフィルで絶縁状態を作り出す効果をもたらし、異なるねじれ角によれば、類似の絶縁体状態を達成するのに必要なドーピング濃度は異なる。
上述したように、研究者は、材料の電子密度と温度との関係を記述するために相図をプロットした場合、前記非従来型超伝導体は、（例えば、銅酸化物）が超伝導に非常に近いの存在から絶縁されている、彼らが見つかりました。銅酸化物超伝導相図類似の結果は、この点で、Jarillo-エレーロは、超伝導二層グラフェン酸化銅のメカニズムは同じであってもよいというさらなる証拠を提供すると述べました。
図☑グラフェン電子構造
最後に、グラフェンの性能が非常に低温超伝導で存在することができるが、しかし、従来の超伝導体のコントラスト、同じ温度で超伝導の実現、グラフェンの電子密度出生のみ、従来の超伝導材料1つ
さらに、従来の超伝導体であって、前記電子が何らかの方法で組み合わせることができることは、電子がそのような場合、それは方法いることを示し、小さなグラフェン中の電子の数が利用可能なながら超伝導安定化材は、伝導電子の対に依存し得ます相互作用は従来の超伝導体よりもはるかに強くなければならない。
導電的な疑念
しかし、この研究に関して、いくつかの物理学者は、異なる見解を表明している。エコール・産業の高度な研究や化学カムランBehniaのための物理学者物理学研究所、彼はまだ、彼らは元曹操が観測されたモットを発表正確なことができると信じていませんと述べました絶縁体状態は、チームの調査結果にもかかわらず、グラフェンは超伝導体であり、非従来型超伝導体である可能性が高いことが示されています。
さらに、物理学者は、酸化銅と二重層グラフェンの超電導体の超伝導メカニズムがまったく同じであることを確実に確信することはできませんでした。したがって、最後の実験で2つのメカニズムが異なる反映されましたか？
この質問のために、元曹操たちへの答えは：「記事で、私たちは、超伝導状態にある二層グラフェンの回転遷移温度とサブキャリア濃度、回転見つかった二層の超電導グラフェンとの関係を比較します銅酸化物超伝導体、および他の重い電子系よりも大きくても型破りペアリング強度、遷移線BEC-BCS（近年における同様の鉄系超電導の非常に熱い部分）に近いので、たとえ超伝導及び銅のそのメカニズム異なる酸化物は、なぜ勉強するでしょう、このような強力な超伝導ペアリングの存在は、このような一見単純なグラフェンのシステムで、理論的には非常に興味深く、ユニークです。 "
スタンフォード大学の物理学者、ノーベル賞受賞者ロバート・ラフリンは、「すべての行動は、銅酸化物超伝導体で発生すると、グラフェンの超伝導体で発生したかどうかは不明であるので、必要に新しい実験と考えています全員の承認を得る。物理学者は、銅酸化物超伝導の秘密のロックを解除しようと、30年の暗闇の中でさまよってきた、私たちの多くは、ちょうどランプを点灯、と信じています。 "
（NW、黄山）
原題：中国の21歳のMITの科学者のバースト2「ネイチャー」紙の：室温超伝導は大きなブレークスルーを達成することが期待され、グラフェンは、「魔法」明らかに