Ang mga siyentista ng Harvard ay nagbubukas ng tatlong-layer na tagumpay sa graphene para sa mga superconductor na may mataas na temperatura

Tagaganap ng baluktot na three-layer graphene. May-akda: Polina Shmatkova at Margarita Davydova

Noong 2018, ang mundo ng pisika ay isang apoy na binuksan ng isang pagtuklas na sanhi ng isang ultrathin layer ng carbon graphene, nakatiklop at pinilipit sa isang “mahiwagang anggulo” na ang bagong istrakturang dalawang-layer ay naging isang superconductor, na pinapayagan ang daloy ng kuryente nang walang paglaban at pag-aaksaya ng enerhiya. Sa literal, pinalawak ng mga siyentista ng Harvard ang sistemang superconducting na ito sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang ikatlong layer at pag-on ito, pagbubukas ng pintuan para sa karagdagang pagsulong sa superconductivity na nakabatay sa graphene.

Ang gawain ay inilarawan sa bagong gawain sa Agham at makakatulong sa isang araw na humantong sa mga superconductor na tumatakbo sa mas mataas o kahit na malapit sa temperatura ng kuwarto. Ang mga superconductor na ito ay itinuturing na banal na butil ng piskal na bagay na pisika sapagkat pinapayagan nila ang malalaking mga teknolohiyang rebolusyon sa maraming lugar kabilang ang paghahatid ng kuryente, transportasyon computing ng kabuuan. Karamihan sa mga superconductors ngayon, kabilang ang dalawang-layer na istraktura ng graphene, ay tumatakbo lamang sa temperatura ng ultracold.

“Ang superconductivity sa baluktot na graphene ay nagbibigay ng mga physicist ng isang eksperimentong kontrolado at naaangkop sa teoretikal na sistema ng modelo kung saan maaari nilang laruin ang mga katangian ng system upang malaman ang mga lihim ng superconductivity na may mataas na temperatura,” sabi ng co-author na si Andrew Zimmerman, Ph.D., Ph .D. Kim.

Ang Graphene ay iisa-atomo– isang makapal na layer ng mga carbon atoms, na 200 beses na mas malakas kaysa sa bakal, ngunit sobrang nababaluktot at magaan kaysa sa papel. Halos palaging alam na ito ay isang mahusay na konduktor ng init at kuryente, ngunit alam na mahirap kontrolin. Mula noon, patuloy na nalulutas ng mga eksperimento ang palaisipan ng baluktot na dalawang-layer na graphene З ang pisisista na si Pablo Jaril-Herrera at ang kanyang pangkat ay unang lumitaw sa larangan ng “twistronics” sa kanilang eksperimento noong 2018, nang likhain nila ang graphene superconductor sa pamamagitan ng pag-ikot nito sa isang mahiwagang anggulo ng 1.1 degree.

Inuulat ng mga siyentipiko ng Harvard ang matagumpay na pagpupulong ng tatlong mga sheet ng graphene at pagkatapos ay pag-ikot ng bawat isa sa mahiwagang anggulo na ito upang makakuha ng isang istrakturang three-layer na hindi lamang may kakayahang superconductivity ngunit ginagawang mas malakas at sa mas mataas na temperatura kaysa sa maraming mga layer. graphene Ang bago at pinabuting system ay sensitibo din sa isang electric field na inilalapat sa labas, na pinapayagan silang ayusin ang antas ng superconductivity sa pamamagitan ng pagsasaayos ng lakas ng patlang na iyon.

“Pinapayagan kaming obserbahan ang superconductor sa isang bagong sukat at binigyan kami ng mga mahahalagang pahiwatig tungkol sa mekanismo na namamahala sa superconductivity,” sinabi ng pinuno ng pag-aaral na may-akda na Zeyu Hao, Ph.D. isang nagtapos na mag-aaral ng Sining at Agham na nagtatrabaho din para sa Kim Group.

Ang isa sa mga mekanismong ito ay talagang nasasabik sa mga teoretista. Ipinakita ng system ng three-layer na ang superconductivity nito ay dahil sa malakas na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga electron na taliwas sa mga mahina. Kung totoo ito, makakatulong ito hindi lamang magbukas ng daan para sa superconductivity na may mataas na temperatura, kundi pati na rin ng isang posibleng aplikasyon sa computing ng kabuuan.

“Sa karamihan ng maginoo na superconductors, ang mga electron ay gumagalaw sa matulin na bilis, kung minsan ay tumatawid at nakakaapekto sa bawat isa. Sa kasong ito, sinasabi namin na mahina ang kanilang pakikipag-ugnayan, “sabi ni Eslam Khalaf, kapwa may-akda ng pag-aaral at isang estudyante ng doktor na nagtatrabaho sa laboratoryo ng propesor ng pisika ng Harvard na si Ashwin Vishwanath. “Bagaman ang mga superconductor na mahinahon na nakikipag-ugnay ay marupok at nawawalan ng superconductivity kapag pinainit sa maraming mga kelvin, ngunit ang mga superconductor na may isang malakas na bono ay mas matatag ngunit mas malinaw. Ang pagpapatupad ng isang malakas na superconductivity na nagbubuklod sa isang simple at napapasadyang sistema bilang isang traysikel ay maaaring magbukas ng daan para sa pangwakas na pag-unlad ng isang teoretikal na pag-unawa sa masidhing kaisa na superconductors na makakatulong sa mapagtanto ang layunin ng mataas na temperatura, marahil kahit na superconductor sa temperatura ng kuwarto. “

Plano ng mga mananaliksik na patuloy na tuklasin ang likas na katangian ng hindi pangkaraniwang superconductivity na ito sa karagdagang pagsasaliksik.

“Kung mas naiintindihan natin, mas mahusay na magkaroon tayo ng pagkakataong dagdagan ang superconducting temperatura ng paglipat,” sabi ni Kim.

Tulong: Pebrero 4, 2021, Agham.

Pagpopondo: National Science Foundation, Kagawaran ng Depensa, Pakikipagtulungan ng Simons sa Ultra-Quantum Matter

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang pinagmulan ng sunscreen na itim na mga butas at ang kaugnayan nito sa madilim na bagay

Ano ang pinagmulan ng mga itim na butas at paano nauugnay ang katanungang iyon sa isa pang misteryo, ano ang bagay ng kadiliman? ...

Ang mga pulso ng laser ay kumikilos bilang isang tool sa pagpoproseso ng grade pang-industriya

Ang isang plato ng silicon dioxide 350 μm makapal na may mataas na kalidad na mga slits ng baso na may diameter na 0.25...

Paano napupunta ang mga plastik na labi sa mga basura ng karagatan

Hinulaan ang mga alon ng posibilidad ng reaksyon sa mga labi (pulang kahon) ng mga labi ng dagat. Ang mga itim na kahon...

Makabagong at hindi mapanirang diskarte para sa pagtatasa ng materyal na ibinalik mula sa Mars

Isang imahe ng pamamahagi ng ilang mga elemento mula sa isa sa mga meteorite na sinuri ng pangkat. Kredito: IBeA / UPV /...

Ang mga paruparo ng dagat ay nakikipaglaban na sa proseso ng pagpapatatag ng South Sea

Ang isang kumbinasyon ng mga butterflies sa dagat "Balik sa Limacina”Kinuha sa panahon ng paglalayag sa dagat ng AMT27. Kredito: Lisette Mekkes &...

Newsletter

Subscribe to stay updated.