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物理學家發現石墨烯可以幫助開發超導體

當兩個網格屏幕重疊時,一個屏幕偏移時會出現漂亮的圖案。這些“莫爾圖案”長期以來一直引起藝術家,科學家和數學家的興趣,并已在印刷,時裝和紙幣中得到應用。

現在,羅格斯大學領導的團隊通過發現在石墨烯中存在莫爾圖案的情況下,電子將自己組織成條紋,如陣型中的士兵,為解決材料物理學中最持久的奧秘之一鋪平了道路。

他們在“自然”雜志上發表的研究結果有助于尋找可在室溫下工作的量子材料,如超導體。通過使電力傳輸和電子設備更有效,這種材料將大大降低能量消耗。

“我們的研究結果為將石墨烯(稱為扭曲的雙層石墨烯)與可在室溫下工作的超導體連接起來的神秘事物提供了必要線索,”資深作者Eva Y. Andrei說道,他是羅格斯大學物理系理事會教授,天文學的藝術與科學學院在Rutgers大學,新不倫瑞克省。

石墨烯- 用于鉛筆的原子級薄石墨層 - 是由碳原子制成的網狀物,看起來像蜂窩狀。它是一個偉大的電力導體,比鋼鐵強大得多。

羅格斯大學領導的研究小組研究了扭曲的雙層石墨烯,它是通過疊加兩層石墨烯并使它們稍微不對齊而形成的。這產生了“扭轉角”,其導致莫爾圖案,其在扭轉角度改變時快速變化。

2010年,Andrei的團隊發現,除了漂亮外,用扭曲雙層石墨烯形成的莫爾圖案對材料的電子特性產生了巨大影響。這是因為莫爾圖案減慢了石墨烯中導電的電子并以極快的速度相互拉鏈。

在大約1.1度的扭轉角度 - 即所謂的魔角 - 這些電子幾乎停止了。緩慢的電子開始相互看見,并與鄰居互動以鎖定步態。結果,該材料獲得了諸如超導性或磁性的驚人特性。

利用安德烈集團發明的技術研究扭曲的雙層石墨烯,研究小組發現了一種狀態,即電子將自身組織成強大且難以破碎的條紋。

“我們的團隊發現這一特征與高溫超導體中的類似觀察結果非常相似,為這些系統的深層聯系提供了新的證據,并為解開其持久的神秘性開辟了道路,”Andrei說。

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