همانطور که همه ما می دانیم، مواد به طور کلی رسانا در روند خواهد شد بسیاری از انرژی، و ابررسانا در زمان انتقال تقریبا بدون از دست دادن انرژی است، قادر به انجام فعلی بیشتر در هر سانتی متر مربع است. با این حال، بیشتر ابررساناها فقط با نزدیکی صفر مطلق دمای کار.
در سال 1911، فیزیکدان هلندی هایک Kammerlingh اونس کشف نمونه از مقاومت به جیوه خالص از بین می رود و در دماهای پایین 4.22-4.27K، سپس آنها را در بر داشت تعدادی از فلزات دیگر پدیده های مشابه - یک پدیده شناخته شده به عنوان ابررسانایی، 1913 ، هایک Kammerlingh اونس بنابراین برنده جایزه نوبل که در سال جاری در فیزیک.
شکل ッ Heike Kammerlingh Onnes
با این حال، فیزیکدانان متوجه شدند که تعداد زیادی از ابررسانا عنصری و آلیاژ ابررسانا دمای بحرانی بسیار پایین ابررسانا در دمای بسیار پایین است یعنی برای رسیدن به ابررسانایی برنامه های کاربردی باید با تکیه بر مایعات برودتی گران - مانند هلیوم مایع برای حفظ درجه حرارت پایین محیط زیست که منجر به افزایش شدید هزینه های برنامه های کاربردی ابررسانا، هزینه های نگهداری درجه حرارت پایین و حتی به مراتب بیشتر از ارزش مواد خود را حتی ابررساناها، درجه حرارت بالا، تنها در یک درجه حرارت نسبتا بالا از صفر مطلق وجود دارد: .. -140 ℃ می گویند، قادر بودن به دست آوردن مواد ابررسانایی در دمای اتاق درست می تواند هزینه های خنک کننده را خنثی کند و موجب تحول در وضعیت انتقال انرژی، اسکنر پزشکی و حمل و نقل شود.
امروز از هایک Kammerlingh اونس کشف ابررسانایی 107 سال گذشته است، مردم هنوز در حال بررسی فشار کم، خواص ابررساناها از مواد در دمای بالا و استفاده می شود برای رسیدن به در زندگی، به این هدف مهم ترین ماموریت از جهان فیزیکی است یکی
اما هدف این است نزدیک و نزدیکتر به ما در 5 مارس، "طبیعت" گزارش این مقاله حتی دو مطالعه مهم از موسسه تکنولوژی ماساچوست و دانشگاه هاروارد منتشر شده: تا زمانی که دو لایه از چرخش گرافن به یک خاص هنگامی که زاویه های جادویی روی آنها قرار می گیرند، می توانند الکترون ها را با مقاومت صفر انجام دهند. این یافته ها احتمالا یک گام بسیار مهم در جستجو برای ابررساناهای درجه حرارت اتاق برای چندین دهه است.
طبیعت، علاوه بر انتشار مقالات مربوطه، مقاله ای را درباره این موفقیت بزرگ منتشر کرد.
لازم به ذکر است که اولین نویسنده هر دو مقاله، 21 ساله دانشجوی دکترا MIT کائو یوان بود.
شکل شو کائو اصلی دنیا آمد و در سال 1996، مادری از چنگدو، در سال 2010 مراجعه کننده به کلاس جوانان USTC، و انتخاب «طبقه Yanjici تعالی فیزیکی»، 2014 USTC کارشناسی بالاترین افتخار - گوا بورس تحصیلی اکنون ماساچوست موسسه مهندسی برق و علوم کامپیوتر دانشجویان دکترا، تحت سرپرستی فیزیکدان MIT پابلو Jarillo-هررو
شکل شو پابلو Jarillo-هررو، MIT استادیار فیزیکدان ماده چگال. جوایز عبارتند از جایزه محقق جوان اسپانیایی انجمن سلطنتی (2007)، جایزه ملی ایالات متحده بنیاد علوم (2008)، آلفرد بورس تحصیلی اسلون (2009)، بورس تحصیلی دیوید و لوسی پکارد (2009) و دیگران
با توجه به مقاله، محققان در لایه سوار از اتم های کربن گرافن و الگوها مجاز زاویه افست 1.1 درجه، مواد حاصل می تواند یک ویژگی ابررسانا است. در حالی که سیستم هنوز نیاز به 1.7 درجه بالای صفر مطلق سرد شود، اما نتایج نشان می دهد که ممکن است مانند ابررساناهای دمای بالا شناخته شده به عنوان رسانا، که اجازه دهید تا به فیزیکدانان هیجان زده می شود.
مواد موسسه علوم مادرید فیزیکدان النا Bascones فکر می کنم، اگر این کشف تایید شده است، ممکن است برای درک HTS بسیار مهم. فیزیکدان دانشگاه استنفورد و برنده جایزه نوبل رابرت لافلین گفت: "ما می تواند به جلو نگاه در ماه های آینده، وجود خواهد داشت فعالیت های تجربی جالب برای پر کردن در بخشی از دست رفته از طرح.
یکی از نکات برجسته این مطالعه این است که به این معنی که شما می توانید مکانیسم غیر متعارف ابررسانا مس اکسید گرافن ابررسانا توسط چنین ابررسانا یاد بگیرند. با این حال، اصلی کائو ژوئن در مصاحبه با DT گفت، نه در آینده نزدیک قصد دارد به طور مستقیم در مطالعه اکسید مس شرکت کند.
"همانطور که همه ما می دانیم، این منطقه نزدیک به 30 سال مورد مطالعه قرار گرفته و ادامه دارد، در سراسر جهان تعداد زیادی از مطالعات آزمایشگاهی از اکسید مس وجود دارد. آزمایشگاه تحقیقاتی اصلی ما یک ماده دو بعدی، آماده سازی و شناسایی مواد دو بعدی است تکنولوژی قابل توجهی بهبود یافته و تجربه، و نه هیچ تجربه ای در جنبه های تحقیقاتی اصلی کائو ژوئن مواد سنتی "DT گفت.
شکل سه مقالات مرتبط
چرا گرافن؟
به طور کلی، دو نوع ابررسانایی وجود دارد: ابررساناهای معمولی که فعالیتشان را می توان با نظریه غالب ابررسانایی توضیح داد، و ابررساناهای غیر متعارف، که با نظریه های جریان اصلی قابل توضیح نیستند.
بر طبق یک مطالعه اخیر توسط تیم MIT، ابررسانایی گرافن متعلق به دوم است و مشابه دیگر دیگر از ابررساناهای غیر متعارف، ابررساناهای اکسید مس است.
در اینجا ما باید ابررسانای اکسید مس را که در دماهای بالاتر از صفر مطلق در 133 درجه سانتیگراد هدایت می شود هدایت کنیم. مکانیسم پایه ای ابررساناهای اکسید مس همچنان یک رمز و راز باقی می ماند، لافلین گفت: نکته شگفت انگیز این است که ابررسانایی اکسید مس همیشه ساده و دشوار است برای درک درست و محاسبه آن.
با این حال، این نوع از ابررسانا غیر متعارف درجه حرارت کوپرات ابررسانا است به احتمال زیاد برای رسیدن به ابررسانایی، در حال حاضر منهای 140 درجه متوجه برای رسیدن به ابررسانایی، اما مس اکسید سیستم ابررسانا بسیار پیچیده، و شرایط آزمایشی نیاز صرف مقدار زیادی از منابع کار و مواد، دشوار بودن انجام یک مطالعه موثر بعدی است.
شکل لاستیک دو لایه گرافن به 1.1 درجه زاویه چرخش، مواد حاصل شده دارای خواص ابررسانایی است
تصادفا، زاویه پیچ و تاب و از ابررسانایی گرافن کشف شد که در میان پشته، حداقل برای نتیجه در حال حاضر به نظر می رسد اندازه گیری و پدیده اکسید مس ابررسانا همان است. فیزیکدانان این باورند که پشت مکانیسم نیز باید سازگار باشد.
گرافن یک ماده شگفت انگیز بوده است، دارای خواص شگفت انگیز: این تک لایه شش ضلعی از اتم های کربن گسترش از یک ماده ورق مانند در اختیار داشتن قوی تر از فولاد، آن را بهتر از مس و دیگر رسانا است. زمانی که مواد به تماس نیز نشان ابررسانایی، اما این رفتار را می توان با ابررسانایی مرسوم است.
علاوه بر این، این مواد گرافن گرافن نسبتا ساده است، دانشمندان را مطالعه کرده اند به عنوان نسبتا کامل است که بسیاری از تحقیقات گرافنی است تمرکز بر روی چگونگی ثبات کیفیت گرافن تولید در مقادیر زیاد است. بنابراین، به مطالعه استفاده از گرافن غیر متعارف ابررسانایی، دانشمندان طور موثر می تواند سرعت بخشیدن به روند تحقق ابررسانایی دمای اتاق.
در این راستا، موسسه مادرید فیزیکدان و علم مواد النا Bascones گفت تحقیقات گرافن در راحت تر از دستگاه های اکسید مس، مانند گرافن مفید برای کشف اینترنت ابررسانایی باشد. به عنوان مثال، به منظور کشف ابررسانا اکسید مس علت ریشه، فیزیکدانان اغلب نیاز به مواد به میدان های مغناطیسی شدید. تنظیم، آنها را به کاوش رفتارهای مختلف، به این معنی که تعداد زیادی از آزمایش های به اجرا می شود و یک مقدار زیادی از اطلاعات را برای پردازش، در حالی که گرافن استفاده می شود، فیزیکدان امکان پذیر است همان نتیجه به سادگی با تنظیم میدان الکتریکی به دست می آید.
شکل لاست گرافن یک ماده کربنی دو بعدی لایه ای از ضخامت اتمی است، زمانی که دو لایه گرافن در یک زاویه خاص لایه بندی می شود، می تواند به عنوان یک ماده ابررسانا
'جادوی ابررسانایی'
در انجام آزمایش، کائو یوان و مربی او پابلو جاریلو هررو و تیمش سعی در کشف ابررسانایی نداشتند، بلکه به بررسی اینکه چگونه زاویه انحراف گرافن دو طرفه بر عملکرد گرافن تأثیر می گذارد.
به لحاظ نظری، آنها فقط می توانند حدس بزنند که تغییر زاویه ای خاصی بین لایه های مواد دو بعدی ممکن است الكترون ها را از طریق لایه مواد عبور دهد و به روش جالبی ارتباط برقرار کنند اما دقیقا نمی دانند چه نوع راه
با این حال، تیم کائو یوان به زودی کشف برخی از رفتار غیر منتظره گرافن دو لایه بود.
گرافن گرافن
اول، نتایج اندازه گیری از هدایت چگالی ذرات گرافن و ساختار هزینه حمل که در آن نشان می دهد که تبدیل شده است مات عایق (مات عایق) - این مواد دارای خواص بین تمام مواد تشکیل دهنده به استفاده از رسانای الکتریکی، و ذرات تعامل آنها را از جریان جلوگیری می کند.
بعد، آنها با استفاده از یک میدان الکتریکی کوچک به اضافه کردن مقدار کمی از حامل های بار اضافی به سیستم، ساخت ابررساناها. پس از اخذ این نتایج، یک بودجه فوری وجود دارد برای تامین مالی تیم خود را. کائو مربی سابق Jarillo-هررو گفت: "ما استفاده از دستگاه های مختلف برای دریافت این نتایج و اندازه گیری همراه با شرکای، این است تیم ما بسیار با اعتماد به نفس است که.
سپس، ابررسانا گرافن اثر لایه پشت سر هم این است که چگونه برای رسیدن به؟ گرافن داشتن یک پراکندگی انرژی مشخصه خطی در بار خنثی است. هنگامی که دو تراز وسط قرار دارد روکش گرافن، از پرش لایه ناشی از کمربند ترکیبی نتایج باند پایین در تغییرات ساختار یک سفارش تخمگذار (AA یا AB پشته).
الگوی muirhe شش ضلعی جدید که متشکل از مناطق جایگزینی AA و AB است، به نظر می رسد و اگر یک زاویه پیچش اضافی وجود داشته باشد، به عنوان یک مدولاسیون شبکهای عمل می کند. پتانسیل فوق الگوریتم، ساختار باند را به یک پارچه کوچک متصل می کند اثر هیبریداسیون بین منطقه مینی Brillouin MBZ و مخروط های مجاور دیراک در MBZ بر سرعت فرمی در نقطه خنثی شار از سرعت 106 m / s مقدار معمولی کاهش می یابد. زاویه های پیچش مختلف، ساختارهای مختلف سلول را تعیین می کنند، یعنی تعیین اثر هیبریداسیون بین مخروط های مختلف دیراک.
زاویه های خاصی که سرعت های فرومی آن به صفر می رسد، یعنی زاویه های جادویی، جایی که زاویه ی اول حدود 1.1 درجه است و نزدیک آن باند نزدیک خنثی است، کل باند مقدار معمولی انرژی در یک پهنای باند حدود 5-10 مگاوات است.
آزمایشات نشان داده اند که تطبیق این باندهای انرژی موجب یک توده موثر بزرگ می شود که به نوبه خود می تواند به عنوان یک نتیجه از انرژی کولمب و انرژی جنبشی کوانتومی در نظر گرفته شود که منجر به یک وضعیت عایق در نیمه پر شده و رفتار یکسان سازگار با مقره های مات، بسته به زاویه پیچش، غلظت دوپینگ مورد نظر برای دستیابی به رفتار مشابه مقطع مات است.
همانطور که در بالا ذکر شد، در آن، ابر رساناهای غیر معمول (به عنوان مثال، اکسید مس) از حضور بسیار نزدیک به ابررسانا عایق هنگامی که محققان رسم نمودار فاز برای توصیف ارتباط بین تراکم الکترون و دمای ماده، آنها پیدا شده است اکسید مس نمودار فاز ابررسانا نتایج مشابه. در این زمینه، Jarillo-هررو گفت که ثابت میکرد مکانیسم لایه پشت سر هم گرافن اکسید مس ابررسانایی ممکن است همان.
شکل لاست ساختار الکترونیکی گرافین
در نهایت، اگر چه عملکرد گرافن می تواند در یک ابررسانایی دمای بسیار پایین در حال حاضر، اما در مقابل ابررساناها معمولی، تحقق ابررسانایی در همان دما، الکترون گرافن تولد تراکم تنها مواد ابررسانا معمولی یکی
علاوه بر این، ابررساناها معمولی رسیدن به ابررسانایی ثبات مواد بستگی به جفت الکترون رسانا، در حالی که تعداد الکترون های موجود در گرافن کوچک، در جایی که اگر الکترون به طوری که الکترونها را می توان در برخی از راه جفت، سپس آن را نشان می دهد که راه تعامل باید بسیار قوی تر از ابررساناها متعارف باشد.
شک و تردید رسانا
با این حال، با توجه به این تحقیق، برخی از فیزیکدانان دیدگاه های مختلف بیان کرده اند. فیزیکدان موسسه فیزیک برای مطالعات پیشرفته از École صنعتی و شیمیایی کامران بهنیا او گفت که او هنوز بر این باورند که می توانید دقیق اصلی کائو مات مشاهده اعلام نشده دولت عایق، با وجود یافته های این تیم نشان داده اند که گرافن یک ابررسانا است، و به احتمال زیاد به ابررساناها غیر متعارف.
علاوه بر این، فیزیکدانان هنوز هم نمی تواند با اطمینان می گویند، ساز و ابررساناهای اکسید مس و گرافن دولایه است دقیقا همان است. بنابراین، اگر دو مکانیسم گذشته ثابت کرد که یکسان نیست، به این معنی که مطالعات چگونه آزمایش تجسم؟
در پاسخ به این سوال، کائو یوان به ما پاسخ داد: "در این مقاله رابطه بین دمای انتقال و غلظت حامل در حالت ابررسانای گرافن دو لایه دوار مقایسه شده و دریافتیم که ابررسانایی حتی قدرت جفت شدن غیر متعارف بیشتر از ابررساناها اکسید مس، و دیگر فرمیون سنگین، نزدیک تر به خط انتقال BEC-BCS (و در سال های اخیر بخشی بسیار داغ از ابررسانا مبتنی بر آهن مشابه)، بنابراین حتی اگر مکانیسم اثر آن ابررسانایی و مس همچنین به لحاظ نظری بسیار جالب و منحصر به فرد است که به بررسی اینکه چرا چنین جفت های ابررسانایی قوی در سیستم های گرافن به ظاهر ساده به دلیل اکسید های مختلف وجود دارد.
فیزیکدان دانشگاه استنفورد و برنده جایزه نوبل رابرت لافلین معتقد است که همه رفتار معلوم نیست که آیا در ابررساناها اکسید مس رخ داده در ابررسانا گرافن رخ می دهد، به طوری که آزمایش های جدید مورد نیاز برای گرفتن تایید همه است. فیزیکدانان سرگردان در تاریکی به مدت 30 سال، در تلاش برای باز کردن اسرار ابررسانا اکسیدهای مس، بسیاری از ما باور، فقط برای روشن کردن چراغ.
(NW، هوانگ شان)
عنوان اصلی: چینی 21 ساله MIT دانشمندان از انفجار دو "طبیعت" مقاله: ابررسانایی دمای اتاق انتظار می رود که رسیدن به موفقیت بزرگ، گرافن را نشان می دهد که در آن "جادو"