Para ilmuwan melepaskan superkonduktivitas bawaan graphene

Anonim

Para ilmuwan melepaskan superkonduktivitas bawaan dari graphene

Material

Colin Jeffrey

22 Januari 2017

Para ilmuwan telah menemukan cara untuk memicu sifat superkonduktor dari graphene tanpa benar-benar mengubah struktur kimianya (Kredit: Colin Jeffrey / New Atlas)

Sudah terkenal karena potensinya untuk merevolusi segalanya mulai dari bola lampu dan pengisi gigi hingga semikonduktor dan helm sepeda motor, graphene sekarang dapat menambahkan superkonduktivitas bawaan ke repertoirnya. Para ilmuwan di Universitas Cambridge mengklaim telah menemukan metode untuk memicu sifat superkonduktor dari graphene tanpa benar-benar mengubah struktur kimianya.

Ringan, lentur, dan super kuat, lapisan tunggal atom karbon yang membentuk graphene hanya telah dibuat superkonduktif sebelumnya dengan mengotori dengan kotoran, atau dengan membubuhkannya pada bahan superkonduktor lainnya, yang keduanya dapat merusak beberapa keunikan lainnya. properti.

Namun, dalam penelitian terbaru yang dilakukan di Universitas Cambridge, para ilmuwan mengklaim telah menemukan cara untuk mengaktifkan superkonduksi dalam graphene dengan menggabungkannya dengan material yang dikenal sebagai praseodymium cerium copper oxide (Pr2− x Ce x CuO4) atau PCCO. PCCO berasal dari kelas yang lebih luas dari bahan superkonduktor yang dikenal sebagai cuprates (berasal dari kata Latin untuk tembaga), yang dikenal untuk digunakan dalam superkonduktivitas suhu tinggi.

"Telah lama didalilkan bahwa, dalam kondisi yang tepat, graphene harus menjalani transisi superkonduktor, tetapi tidak bisa, " kata Dr Jason Robinson, salah satu pemimpin studi dari Universitas Cambridge. "Gagasan eksperimen ini adalah, jika kita menggabungkan graphene ke superkonduktor, dapatkah kita mengubah superkonduktivitas intrinsik itu? Pertanyaannya kemudian menjadi bagaimana Anda tahu bahwa superkonduktivitas yang Anda lihat berasal dari dalam graphene itu sendiri, dan bukan superkonduktor yang mendasari? "

Menggunakan PCCO, bagaimanapun, yang memiliki sifat terkenal dalam penggunaan jangka panjang dalam penelitian superkonduksi, dan dengan menggunakan baik scanning dan tunneling microscopes untuk mengamati efek, para ilmuwan mampu membedakan superkonduktivitas yang dihasilkan dalam PCCO dari superkonduktivitas yang terlihat pada sampel graphene.

Superkonduktivitas menghasilkan elektron superkonduktor yang terbentuk menjadi pasangan, dan penyelarasan spin pasangan elektron tergantung pada jenis superkonduktivitas (dan karena itu material) yang terlibat. PCCO memiliki pasangan elektron dengan keadaan spin yang antiparalel - dikenal sebagai "gelombang d-negara."

Superkonduktivitas yang diukur dalam graphene, bagaimanapun, berbeda dengan gelombang d-state dan tentunya merupakan tipe yang berbeda, dengan demikian menunjukkan bahwa graphene menghasilkan superkonduktivitasnya sendiri.

"Apa yang kita lihat di graphene adalah, dengan kata lain, jenis superkonduktivitas yang sangat berbeda daripada di PCCO, " kata Robinson. "Ini adalah langkah yang sangat penting karena itu berarti kita tahu superkonduktivitas tidak datang dari luar dan bahwa PCCO karena itu hanya diperlukan untuk melepaskan superkonduktivitas intrinsik dari graphene."

Bahkan lebih menggiurkan daripada fakta bahwa para peneliti telah berhasil memulai superkonduktivitas bawaan graphene, bagaimanapun, adalah jenis gelombang yang dihasilkan menggunakan metode baru ini. Apa yang mereka tampaknya telah menghasilkan mungkin "p-wave " yang sulit dipahami - di mana elektron menunjukkan pasangan spin-triplet bersemangat untuk keadaan energi yang lebih tinggi oleh penyerapan radiasi. Ini adalah sesuatu yang telah berusaha dibuktikan oleh fisikawan selama lebih dari 20 tahun.

Pada saat ini, bagaimanapun, tidak jelas apa jenis superkonduktivitas yang terjadi di graphene, tetapi dapat dipastikan bahwa itu memang menghasilkan bentuk sendiri dari fenomena tersebut. Apakah itu bentuk gelombang-p yang sulit dipahami masih harus diverifikasi dengan eksperimen lebih lanjut.

"Jika superkonduktivitas gelombang-p memang dibuat di graphene, graphene dapat digunakan sebagai perancah untuk penciptaan dan eksplorasi spektrum baru perangkat superkonduktor untuk wilayah penelitian yang mendasar dan terapan, " kata Robinson. "Eksperimen semacam itu akan mengarah pada sains baru melalui pemahaman yang lebih baik dari superkonduktivitas p-wave, dan bagaimana ia berperilaku di perangkat dan pengaturan yang berbeda."

Dengan mampu secara konsisten memicu sifat superkonduktor bawaan graphene sesuka hati, para peneliti percaya bahwa dimungkinkan untuk menghasilkan perangkat seperti transistor di sirkuit superkonduktor, elektronik molekuler, dan mungkin jenis komponen superkonduktor baru untuk komputasi kuantum berkecepatan tinggi.

Hasil penelitian ini baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal Nature Communications.

Sumber: Universitas Cambridge

Para ilmuwan telah menemukan cara untuk memicu sifat superkonduktor dari graphene tanpa benar-benar mengubah struktur kimianya (Kredit: Colin Jeffrey / New Atlas)