石墨烯作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性最強的一種新型納米材料，被稱為“黑金”、“新材料之王”。科學(xué)家預(yù)言，石墨烯將會掀起一場席卷全球的顛覆性新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)革命。近期，研究人員發(fā)現(xiàn)了觸發(fā)石墨烯超導(dǎo)特性的方法，使得石墨烯材料有望具備超導(dǎo)特性，可以實現(xiàn)0電阻傳輸電流，具有非常廣闊的應(yīng)用潛力，相關(guān)成果刊登在了近期的《NatureCommunications》期刊上。
該項研究是由劍橋大學(xué)圣約翰學(xué)院的AngeloDi Bernardo博士和Jason Robinson博士，以及劍橋石墨烯中心的Andrea Ferrari教授、耶路撒冷希伯來大學(xué)的Oded Millo教授、特隆赫姆挪威科技大學(xué)的Jacob Linder教授共同完成的。
自從2004年石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來，科學(xué)家們推測它可能具有超導(dǎo)特性。 到目前為止，石墨烯中的超導(dǎo)性僅通過使用超導(dǎo)材料摻雜來實現(xiàn)，但是這個過程會影響石墨烯其他方面的優(yōu)異性能。在最新的研究中，劍橋大學(xué)的研究人員將石墨烯與與鐠鈰氧化銅（PCCO）材料耦合，激活了石墨烯潛藏的超導(dǎo)特性。
PCCO 是銅氧化物類超導(dǎo)材料中的一種，它具有易于理解的電子性能，并且使用掃描和隧道顯微鏡，研究人員能夠區(qū)分PCCO中的超導(dǎo)性和石墨烯中觀察到的超導(dǎo)性。在這研究中，劍橋大學(xué)的科研團隊在石墨烯中發(fā)現(xiàn)了與PCCO完全不同的超導(dǎo)特性，這意味著它來自石墨烯本身。
雖然目前仍然不清楚該團隊激活了哪種類型的超導(dǎo)性，但他們的研究結(jié)果表明它與目前尚未知的“p波”有關(guān)。確實如此的話，這項研究可以終結(jié)之前關(guān)于這種神秘類型的超導(dǎo)性是否存在的疑問。1994年，日本的研究人員使用稱為釕酸鍶（SRO）的材料制造了可能具有p波對稱性的三重超導(dǎo)體。SRO的p波對稱性從未被完全驗證，部分地受到SRO是大體積晶體的事實的阻礙，這使得難以制造用于測試理論預(yù)測所需的器件類型。
“如果在石墨烯中確實產(chǎn)生了p波超導(dǎo)性，那么可以用石墨烯創(chuàng)建和探索用于基礎(chǔ)和應(yīng)用研究領(lǐng)域的全新超導(dǎo)裝置的體系。”研究人員說：“通過該實驗，必然會更好地理解p波的超導(dǎo)性，以及它在不同設(shè)備和環(huán)境中的行為，從而產(chǎn)生新的科學(xué)。”Robinson博士說。
這項研究的作用還不止這些，石墨烯還可用于在超導(dǎo)電路中制造類似晶體管的器件，并且其超導(dǎo)性可以并入分子電子學(xué)中。研究人員補充說：“原則上，考慮到可以結(jié)合到石墨烯表面的各種化學(xué)分子，這項研究可以導(dǎo)致具有基于超導(dǎo)石墨烯的新功能的分子電子器件的發(fā)展。”
目前超導(dǎo)體已經(jīng)被應(yīng)用于很多重要領(lǐng)域。 由于其完全抗磁性，所以超導(dǎo)體是MRI（核磁共振）掃描儀和磁懸浮列車中的必要組件，另外超導(dǎo)體還可用于制造可將能量儲存數(shù)百萬年的節(jié)能電力線和裝置。未來，石墨烯超導(dǎo)體必將大展風(fēng)采。
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