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日本东北大和东京大成功实现石墨烯的超导化 |
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| http://cn.newmaker.com
2/15/2016 4:17:00 PM
日经BP社
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日本东北大学与东京大学组成的研究小组2016年2月4日宣布，成功实现了石墨烯的超导化。该技术能以“零电阻”让石墨烯内部的“零质量”高速电子通过，有望进一步推动石墨烯应用于超高速超导纳米设备的开发，例如集成运算电路采用超导石墨烯的量子计算机等。
石墨烯的结构是碳原子以六角形蜂窝状结合的单层原子薄膜状，里面的电子呈现出零质量迪拉克电子状态，其迁移率一般高达硅的200倍以上。虽然世界各地的石墨烯超导研究十分活跃，但作为直接证据的“零电阻”此前却一直没有获得证实。
此次，研究小组开发出了在碳化硅（SiC）单晶体上一片一片地控制并制作石墨烯的方法。采用这种方法，制作出了在双层碳原子石墨烯薄膜之间插入钙（Ca）原子的三明治状双层石墨烯层间化合物（C6CaC6）。测量其电阻后发现，在4K（-269℃）温度下出现了超导现象。
研究小组同时还证实，未在层间插入任何材料的纯正双层石墨烯，以及插入锂（Li）来代替钙的锂层间化合物（C6LiC6）均未发生超导现象。研究小组由此发现，超导现象是因为钙原子向石墨烯层提供电子而引发的。
据介绍，零质量迪拉克电子发生零电阻超导时，会出现什么特异现象尚不得知，查明超导石墨烯物理特性的研究及其理论研究今后将会快速发展。而且，还将推进通过制作钙以外的金属原子或两种以上的金属化合物，以及改变石墨烯层叠数量等方法来提高超导转变温度等研究。（特约撰稿人：工藤宗介）
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