Graphene ve Superconductivity'un Yeniden Tanımlanabilir Convergence

2004 yılında Andre Geim ve Konstantin Novoselov tarafından grafiksel olarak yapılan keşif - 2010 yılında Nobel Ödülü kazandı - tamamen yeni bir kondüktif madde fiziği ve malzemeler bilimi ile elektrik açıyor; Bu tek boyutlu balkomb lattice, sayısız teknolojik yenilikler için olağanüstü bir kombinasyon haline getirdi: en iyi bilinen materyal, ancak mekanik olarak çelikten daha güçlü bir şekilde faydalanıyor; en düşük dirençle elektrik taşır ve elmasın ısı iletkenliği ile çalışır.

Superconductivity, ilk olarak MRG ve parçacık hızlandırıcıları tarafından gözlemlendi ve pratik dağıtım, aşırı çalışma sıcaklıkları için ihtiyaç duyulan ihtiyaçtan dolayı ciddi şekilde kısıtlandı.The fenomen uses the potential for lostless power iletim, ultra-güçlü elektromanyetikler (sağlıklı bileşikler için), eleştirel sıcaklık (Tc) - 30 sperdeklik sınırının altında - bu yüksek çözünürlükte ısınmış bir şekilde ortaya çıktı.

Superconductor Enabler yapan Benzersiz Özellikler

Dışsal Elektrik Taşıma

Graphene'nin elektronik yapısı, geleneksel metallerinkinden temel olarak farklıdır.Kapital grafiklerde, şarj taşıyıcılar en uygun koşullarda oda sıcaklığında kütlesiz Dirac fermions olarak hareket ederler.Bu tür hareketlilik, elektronların (veya delikler) doğrudan elektriksel olarak, Cooper çiftlerinin oluşumu ve taşınmasına izin veren bir kaliteye sahiptir (sonuçta üstlenen elektronlar için sorumlu).

Mekanik Kuvvet ve Flexability

Sadece bir atom kalın olmasına rağmen, grafikene yaklaşık 130 gigapascals'ın bir gücü var, en güçlü malzemeyi ölçen en güçlü malzeme haline getiriyor.Ayrıca oldukça esnek, kırılmadan orijinal uzunluğun% 20'sini genişletin. süperconductor uygulamaları için, bu mekanik sağlamlığı, grafikte betonun camlı betonun camlı bir betonda donatılması anlamına gelir.

Superb Termal Davranış

Grafene'nin termal iletkenliği 5000 W /m·K oda sıcaklığında - bakırın ısı yönetimi, süper iletken kabloların veya cihazların mimarisine kritik bir konudur, ancak süper iletkenler mevcut değildir, ağojenik ortam ve herhangi bir normal devlet bölgeleri (örneğin, aşırı ısı geçişi nedeniyle) ısıtılmalıdır.Bu tür bir ısıtıcı sistemlere dahil olmak için grafiksel olarak, özellikle de süper iletken kablolara veya cihazlara dahil olmak üzere çok sayıdaki yüksek ısıtılabilir.

Yüksek yoğunluklu Superconductivity'ın Temel Meydanlaştırılması

Grafikteki katkıyı takdir etmek için, biri süper iletken geliştirmede merkezi engeli anlamalıdır. BCS teorisi tarafından açıklandığı gibi (Bardeen, Cooper ve Schrieffer), elektronlar lavuzlar aracılığıyla çiftleri oluştururken ortaya çıkarlar (parçacıklar) Bu çiftlerin bağlayıcı enerjisi küçük değildir, genellikle 30-40 K Ortam basıncının altındaki bir optik üst limit oluşturur.

Graphene bu engelleri aşmak için birden fazla yol sunar: süper iletkenliğin ortaya çıktığı bir platform olarak hizmet edebilir (Blocklates taşıyıcı yoğunluk, kritik yoğunluk artışına yönelik bir doz tabakası, süper iletkenliğin ortaya çıkmasının bir parçası olarak).

Graphene'nin Superconductor'daki Çok Yüzlü Rol

Elektron Doping ve Carrier Influence Modulation

Birçok süper iletkenin kritik sıcaklığı, taşıyıcı konsantrasyonuna son derece hassastır. Örneğin, MgB2 (magnesium diboride), Tc, süperconduyataya yerleştirilen bir yüzeysel kontrol için incelenebilir.Bu elektrostatik doping tekniği, MoeneS2 ve yüzeysel kontroller için yüksek çözünürlükte bir yüzeysel kontrol yöntemlerine sahip olan yüksek çözünürlükte bir yüzeysel kontrol için yüksek çözünürlükte bir şekilde kontrole sahip olan yüksek çözünürlükte kullanılan bir elektrostatik doping tekniğidir.

Strain Engineering via Graphene Substrate

Süper iletkenlik yapısı doğrudan elektronik grupları etkiler ve böylece süper iletkenliği ile baskı yapabilir.Uygulamalı baskı, ses ve elektron destekli darbeyi değiştirebilir veya grafikte sıkıştırabilir.Tc. Graphene, olağanüstü mekanik özellikleriyle, NbSe2 ve FeSeing filminin grafikte yayılmasına yardımcı olur.

Proximity Etkisi ve Andreev Reflection Geliştirilmiş

Normal bir metal süperconductor ile iyi elektrik temasına alındığında, Cooper çiftleri normal metale karakteristik bir uzunlukta sızdırabilir (küresel uzunlukta). Bu yakın etki, Josephson kavimleri ve SQUIDs gibi süper iletkenleri inşa etmek için gereklidir. Graphene'nin yüksek hareketliliği ve düşük yoğunlukları normal bir elektron hattına sahip olan bu grafiksel yapılara kadar, bu grafiksel bir şekilde yanlısı olarak, süper iletken Josephson kavimleri uzun mesafelerde (mikrometreler) hızlanmış bir şekilde genişletilebilir.

Phonon Mode Engineering

Geleneksel süperconductors'da, phonons enerjisi, medyate elektron çiftleşmenin Tc. Graphene'nin farklı bir fonktrütrat spektrumu vardır, özellikle de grafik monokatlı modlar, süper iletken bir geçiş sıcaklığıyla samimi temasa geçerek, daha yüksek çözünürlükte bir şekilde yükseltilebilir.

Grafikler - Temel Süperiletme Kompozitleri: Güçlendirme ve Fonksiyonelleştirme

Pratik süper iletkenler, özellikle de bu malzemelerin matrisine yüksek sıcaklık seramik çeşitleri bu konuları çürüttü. Tipik bir süper iletkenlik (GO) veya daha düşük grafiklere (rGO) ek olarak, optik komplikeli yüzeylerde yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan manyetik alanlar için yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüzeylerde yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlüktedir.

Kompozitlerin bir diğer avantajı termal yönetimdir.Sesildiği gibi, grafiken yüksek termal iletkenlik hızla yerel ısıyı bozmaya yardımcı olur, bu kompozitlerin bir gidere yol açabilmesine izin verir. Örneğin, bir çalışma grafikte yüzeysel flakes, bir sonraki nesil güç kabloları, mevcut hata kabloları ve kasetler için kullanılan bir sonraki devre dışı bırakıldı.

Son zamanlardaki Breakthroughs ve Milestones

MgB2-Graphene Hybrids

Magnezyum diboride (MgB2), 39 K'dan bir Tc ile, Tc'de ( 1-2 K) ve özellikle manyetik alanlarda önemli bir gelişme gösterdi. Örneğin, bir 2018 çalışma, 20 K ve 5 T. Grafikteki nano-parçacıkların% 50'ye kadar yükseltildiğini bildirdi.

YBa2Cu3O7 ⁇ (YBCO) Graphene ile kaplamalar

YBCO, XBCO'nun yaklaşık 92 K. ile ilgili en ince yüksek sıcaklık süper iletkenlerinden biridir, ancak polikristal form, tahıl sınırlarındaki zayıf bağlantılardan muzdariptir.In 2020'de, filmdeki kristal optik dokudan bir ekip, iç içe dönük iletkenler için kullanılan bir kimyasal çözüm ayrıştırma yöntemi kullanılarak, eleştirel akım yoğunluklarını 77 K'de kendi kendine alan 77 K'de arttırdı.

Büyülü -Angle Twisted Bikat Graphene

Belki de en şaşırtıcı keşif 2018 yılında Pablo Jarillo-Herrero'nun MIT'deki grubu, tam bir “sihirli bir perspektif” ile 1.1°'nin kesin bir şekilde ilişkili olarak ortaya çıktı ve süper iletkenlikli bir şekilde ortaya çıkamadı, yüksek sıcaklıklı bir araştırma ile yüksek çözünürlükte süper iletkenliği gösteren süper iletkenliği gösterdi.

Graphene-Enhanced Iron-Based Superconductors

Demir tabanlı süperconductors (e.g., FeSe, SmFeAsOx) yüksek Tc (56 K) ve alışılmadık çift simetri için ilgi gösterdi. Son çalışma, grafikle yüz yüzen monokat FeSe'nin belirli koşullardan daha da fazla bir şekilde büyüyebileceğini gösterdi, ancak etki tartışıldı. Graphene yüksek derecede yüksek derecede kritik sıcaklıklara ve yükleyicilere yol açıyor.

Meydanlar ve Yol İleri

Grafikte süper iletken teknolojideki potansiyel çok büyük olsa da, birçok engel yaygın ticari kabul öncesi kalır.ETHFLT:0)Scalability ve maliyete mal olur (Döneticileri veya ekstraktlar olmadan yüksek kaliteli, büyük hacimli grafiklere sahiptir.[CVD) Geleneksel stabilizatörlerin büyüklüğü hala zorlanır.

Bir başka meydan okuma, bu katkıları ortadan kaldırmak ve en iyi grafikte yükleme ve morfoloji için tasarım kuralları oluşturmak için gerekli olan mekanizmalar hakkındadır.Ayrıca, Cooperene'nin elektronik etkisinden, mekanik takviye, termal yönetim veya kombinasyon altında ortaya çıkan teorik modeller.Daha sistematik çalışmalar bu katkıları ortadan kaldırmak ve optimal grafikleren yükleme ve morfoloji için tasarım kuralları oluşturmak için gereklidir.

İleriye baktığımızda, benzersiz elektronik bandı nedeniyle ve güçlü korelasyonlar (örneğin, üç boyutlu karbon ağları için) yeni bir açı sunmaya devam ediyor.Okuldan itibaren 1,4'te süper iletkenlik yapan karbon kaplamaları ile ilgili olarak, karbonun tek başına süper iletkenliği ile süper iletkenliği kontrol edebilir (örneğin, üç boyutlu karbon ağları için) veya nanotüpler gibi hassas sistemlere hizmet eden karbon uçları (örneğin, nanotüpler) veya nano-parçaklı yüzeylere kadar) bir şekilde genişletilebilir.

Son olarak,FL:0) İstasyon entegrasyon[Dönetici:0) Bu grafikten tabanlı süper iletkenler standart CMOS üretim süreçleri ile uyumlu olmasını gerektirir. Bazı süper iletken malzemelerin ve grafikte hassasiyetlerinin üstesinden gelmek, yeni kodlama şemalarını içerecek şekilde mühendislik zorluklarıdır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Grafikteki yüzeysel araştırma ve geliştirme, tek bir malzemenin tüm alanda nasıl ilerleme kaydettiğinin canlı bir örneği. MgB2 ve YBCO gibi yerleşik süper iletkenlerin elektrik ve mekanik performansını artırmaktan, grafikte yapılan ilerlemelerin, daha fazla elektron etkisine sahip olduğu konusunda, daha fazla sayıda mikro iletkenlik projesini ortaya çıkarması için, daha fazla test eden bir teknolojiyle birlikte, yüksek çözünürlükte bir şekilde teste sahip olması için, yüksek çözünürlükte olan bir teknolojiyle birlikte, daha fazla test edilmesi için daha fazla ilerlemeye devam etmektedir.

[0]Daha fazla okuma için, Nobel Ödülü basını grafikte yayınlıyor (Nobelprize.org) ve grafikte bulunan süper iletkenler üzerinde inceleme[Dönetici:0) Doğa Fizik[Dönetici:2)