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曹原发现的石墨烯,是常温超导吗?
曹原发现的石墨烯,是常温超导吗?
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曹原发现的石墨烯,是常温超导吗?

之前大家试验室有师兄弟做了石墨烯,针对其特性略知一二。能够确立地说,曹原所制取出去的独特石墨烯并不是常温下超导体(一般称室温超导体)。曹原仅22岁就已第一作者的身份在《自然》(Nature)杂志发布了几篇重磅文章,从而引起了全球的关心。要了解,之前评中科院工程院院士,只需一篇一作Nature或是Science就可以。尽管如今没有那样的状况了,但Nature或是Science在科学领域中归属于顶尖杂志期刊的影响力没法摇摆不定,非常少有些人能在上面发论文。 曹原的主要工作是石墨烯超导的科学研究,但这类石墨烯的超导体温度并不是是常温下,只是很低的温度,只比绝对零度了高了一点,相关曹原制备出室温超导体的报道不是实的。石墨烯源于于高纯石墨。高纯石墨是由双层氧原子层构成,各层中的氧原子以蜂巢状的好几个六边形排序在一起,各层中间的间距大概0.335纳米技术。假如把高纯石墨的双层构造脱离成一层一层的构造,获得的原材料便是石墨烯。因为石墨烯的独特构造,它具备出色的结构力学、电力学、磁学和热力学特性,因此,石墨烯改性材料一直全是科学研究网络热点。 曹原的科学研究是把双层石墨烯层叠在一起,随后根据转动双层造成不一样的视角来科学研究其导电能力。当他把视角转动到1.1度,而且把温度减少至1.7开尔文(即比绝对零度高了1.7度,-271.45℃),这类两层石墨烯原材料主要表现出了超导现象,变成零电阻器、彻底抗磁性的超导体。曹原制备出的石墨烯超导体归属于超低温超导体,其超导体临界值温度远小于冰度0℃,这类原材料并不是室温超导体。 人们制造出的最大温度超导体是LaH10,其超导体临界值温度为250开尔文,即-23℃,离室温超导体还有一些差别[3]。此外,这类原材料的超导现象必须在170吉帕斯卡的髙压(等同于地面大气压力的170千倍)下才可以完成。曹原的科学研究往往会引起关心,是由于只需简易实际操作,不用引进别的化学物质,就能使石墨烯发生超导现象。针对这类两层石墨烯超导体的深入分析,将能为高温超导体乃至室温超导体的科学研究指引方向。假如可以取得成功生产制造出室温超导体,这终将对新时代文明造成长远的危害。因而,曹原的科学研究具备十分关键的实际意义,这也是为什么他备受关心的缘故。

曹原发现的石墨烯超导有什么意义?
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曹原发现的石墨烯超导有什么意义?

曹原发现的石墨烯超导具有重要的科学研究意义。曹原及其研究团队通过将两片叠放的石墨烯交错至一个特殊的“魔角”,并将整体冷却到略高于绝对零度的温度,就能创造这一奇观。这种角度的旋转从根本上改变了双层石墨烯的性质:首先将其变为绝缘体,然后施加更强的电场,将其变为超导体。 石墨烯能出现超导行为并不新奇,研究人员此前曾通过将石墨烯与已知为超导体的材料相结合,或通过与其他元素进行化学拼接的方式,诱导出石墨烯的超导态。 而这次的新发现之所以如此夺人眼球,是因为它通过一个简单的操作就诱导出石墨烯的超导特性。俄亥俄州立大学物理学家Chunning Jeanie Lau对此表示:“也就是说,将两个非超导原子层以特殊方式堆叠,就能让它们变成超导体?我想这是所有人都没想到的。” 让参与的物理学家更为激动的是实现这种超导的方式。有迹象表明,双层石墨烯的这一神奇特性或来源于电子之间较强的相互作用,也称为“关联”(correlation)——这种行为被认为是复杂材料出现奇异物态的原因。一些复杂材料,比如那些能在相对高温(仍远低于0°C)下实现超导的材料已经困扰了物理学界30多年。 如果简单如石墨烯的超导性也是由相同机制引起的,那石墨烯也许可以成为理解高温超导现象的“罗塞塔石碑”(Rosetta stone)。对高温超导现象的理解反过来也能帮助研究人员创造出能在接近室温的条件下超导的材料,从而彻底革新诸多现代技术领域,包括交通和计算。