Süperiletkenler, dirençsiz elektrik iletebilen malzemeler, bir asırdan fazla bir süredir fizikçileri büyüledi. İlk olarak 1911'de eksi 450 F civarında sıvı helyumla soğutulmuş katı cıva olgusunu gözlemleyen Hollandalı fizikçi Heike Kamerlingh Onnes tarafından keşfedildi (mutlak sıfırın sadece birkaç derece üzerinde), süper iletkenler kayıpsız güç iletimini devrim etmek, havaya kaldırma eğitimi ve hatta kuantum hesaplamaya çalışılmıştır.
Şimdi, özel olarak geliştirilen mikrodalga teknolojisi, Bilim, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü ve Raytheon-BBN teknolojilerinden bir araştırmacı ekibi kullanarak, tek bir atomik karbon tabakası olan bükülmüş grafen yığınlarında olağandışı süper iletken davranışlar ortaya koydu. Araştırmaları doğada yayınlandı.
Grafen, 2004 yılında Andre Geim ve Konstantin Novoselov tarafından keşfedildi ve birkaç yıl sonra Fizik Nobel Ödülü kazandı. 2018'de, yeni makalenin yazarlarından Profesör Pablo Jarillo-Harrero liderliğindeki bir MIT ekibi, bükülmüş iki tabakalı grafen yığınında süperiletkenliği keşfetti.
“Bu seminal çalışma, iki grafen katmanı arasındaki küçük bir bükülmenin tek bir katmandan çok farklı özellikler yaratabileceğini gösterdi ve o zamandan beri bilim adamları, küçük bir bükülme ile daha fazla grafen katmanının eklenmesinin benzer süper iletken davranışlara yol açabileceğini buldular.” Dedi. Kenneth C. Griffin, Bilim'daki Kim Grubu Laboratuarında ve gazetenin ortak lider yazarlarından birinde çalışan Bilim ve Bilimler Enstitüsü'nde öğrenci. Araştırmacıların en çarpıcı bulgusu, bükülmüş grafenin yığınlarındaki elektronların süper iletken davranışının alüminyum gibi geleneksel süperiletkenlerden farklı olmasıdır. Bu fark “bu elektronların senkronizasyonda nasıl hareket ettiklerine – bu 'kuantum dansı' – çok düşük sıcaklıklarda nasıl hareket ettiklerine dair dikkatli çalışmalar gerektiriyor” dedi.
Elektronların neden olumsuz yüklerinden dolayı doğal olarak yaptıkları gibi birbirlerini itmek yerine eşleştirdiğini anlamak, süper iletkenliğin nasıl ortaya çıktığını ortaya çıkarmanın anahtarıdır. “Elektronlar yeterince güçlü bir şekilde eşleştiğinde, enerji kaybetmeden akan bir süper akışa yoğunlaşıyorlar” dedi. “Bükülmüş grafende elektronlar yavaşlar ve aralarındaki etkileşim, onları çiftler halinde bağlayan bir 'tutkal' kuvvet oluşturmak için bir şekilde kuantum mekaniği ile tuhaf bir şekilde karışır. Bu eşleştirmenin bu yeni süper iletken sınıfında nasıl çalıştığını tam olarak anlamıyoruz, bu yüzden onu araştırmaya yeni yollar geliştiriyoruz.”
Böyle bir yaklaşım, süper akışlı elektronların “süper akışlı bir“ süper akışkan ”-onları mikrodalgalarla aydınlatarak, SuperFluid'in“ melodisini dinlemek ”gibi, Camy Fecic ve Kamg'ın raybon ile çalışan makalenin ortak-lider yazarı olan Mikrodalgalarla birlikte, Raybon ve Krung, Raybon'un raybonunun ortak yazarı ölçmektir. BBN teknolojisi.
“Bir cam arp oynamaya benzer,” dedi Hao. “Farklı notlar üretmek için değişen miktarda su ile dolu şişelerin üzerine üflemek yerine, 'şişe' olarak bir mikrodalga devresi kullanıyoruz ve 'su' eşleştirilmiş elektronların süper akışağıdır. Süper akışlı elektronların miktarı değiştiğinde, rezonans frekans buna göre değiştiğinde, esasen, bu mikrowav rezonant devresini kullanan cam şişelerimizi yaptık, bu mikrodalga rezonansını kullandığımızda, bu mikrodalga rezonansını kullandığımızda, bu mikrowave rezervi kullanılarak, bu mikrowave rezervi kullandığında, yatıştırıldıklarında, yatıştırıldıklarında, yatıştırıldıklarında, yatıştırırlarsa, bu mikrodalgada yatırıldıklarında, bu mikrowave rezervasyonu kullandığımızda, bu mikrodalgada yatırıldıklarında, bu mikrowave rezervasyonunu kullandığımızda, bu mikrowave rezervasyonunu kullandığımızda, bu mikrowave rezervasyonunu kullandığımızda, Elektronlar enerji kaybetmeden akabilir. ”
Kreidel, “Süper akışın ağırlığı ve hacmi – esasen eşleştirilmiş elektronların yoğunluğu – değişir, müzik tonu da öyle,” dedi Kreidel.
Bu frekans değişimlerinden, ekip bu elektronların nasıl eşleşebileceğine dair beklenmedik ipuçları gözlemledi. “Elektronlar arasındaki yapışkan kuvvetin bazı yönlerde güçlü olabileceğini ve diğerlerinde kaybolabileceğini öğrendik” dedi. Bilim'da George Vasmer Leverett Fizik Profesörü Ashvin Vishwanath ile çalışan öğrenci Patrick Ledwith. Bu yönlülük, oksit materyallerinden yapılan yüksek sıcaklık süperiletkenlerinde görülenlere benzemektedir-40 yıllık bir çalışmadan sonra bile bilim adamlarına bir bulmaca. Fizik ve uygulamalı fizik profesörü Philip Kim, bu çalışmanın baş bilimcisi Philip Kim, “Belki bükülmüş grafen ile bulgularımız, elektronların bu kuantum dansını diğer iki boyutlu süper iletken malzemelerde nasıl gerçekleştirdiğine ışık tutabilir” dedi.
Grafen teknolojileri henüz seri üretilemezken, araştırmacılar geniş kapsamlı bir potansiyel görüyorlar. Şimdi NASA'nın Jet Propulsion Laboratuarında bir doktora olan Kreidel, bu tür malzemelerin uzay keşfi için ultrasensitif, enerji tasarruflu dedektörler oluşturmaya yardımcı olabileceğine dikkat çekiyor. “Yakın boşluk boşluğunda çok az ışık var” dedi. “Minimum güç kullanan ancak son derece yüksek çözünürlüğe sahip küçük, hafif dedektörler istiyoruz. Bükülmüş grafen umut verici bir aday olabilir.”
Bu proje kısmen ABD Enerji Bakanlığı ve Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklendi.
Şimdi, özel olarak geliştirilen mikrodalga teknolojisi, Bilim, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü ve Raytheon-BBN teknolojilerinden bir araştırmacı ekibi kullanarak, tek bir atomik karbon tabakası olan bükülmüş grafen yığınlarında olağandışı süper iletken davranışlar ortaya koydu. Araştırmaları doğada yayınlandı.
Grafen, 2004 yılında Andre Geim ve Konstantin Novoselov tarafından keşfedildi ve birkaç yıl sonra Fizik Nobel Ödülü kazandı. 2018'de, yeni makalenin yazarlarından Profesör Pablo Jarillo-Harrero liderliğindeki bir MIT ekibi, bükülmüş iki tabakalı grafen yığınında süperiletkenliği keşfetti.
“Bu seminal çalışma, iki grafen katmanı arasındaki küçük bir bükülmenin tek bir katmandan çok farklı özellikler yaratabileceğini gösterdi ve o zamandan beri bilim adamları, küçük bir bükülme ile daha fazla grafen katmanının eklenmesinin benzer süper iletken davranışlara yol açabileceğini buldular.” Dedi. Kenneth C. Griffin, Bilim'daki Kim Grubu Laboratuarında ve gazetenin ortak lider yazarlarından birinde çalışan Bilim ve Bilimler Enstitüsü'nde öğrenci. Araştırmacıların en çarpıcı bulgusu, bükülmüş grafenin yığınlarındaki elektronların süper iletken davranışının alüminyum gibi geleneksel süperiletkenlerden farklı olmasıdır. Bu fark “bu elektronların senkronizasyonda nasıl hareket ettiklerine – bu 'kuantum dansı' – çok düşük sıcaklıklarda nasıl hareket ettiklerine dair dikkatli çalışmalar gerektiriyor” dedi.
Elektronların neden olumsuz yüklerinden dolayı doğal olarak yaptıkları gibi birbirlerini itmek yerine eşleştirdiğini anlamak, süper iletkenliğin nasıl ortaya çıktığını ortaya çıkarmanın anahtarıdır. “Elektronlar yeterince güçlü bir şekilde eşleştiğinde, enerji kaybetmeden akan bir süper akışa yoğunlaşıyorlar” dedi. “Bükülmüş grafende elektronlar yavaşlar ve aralarındaki etkileşim, onları çiftler halinde bağlayan bir 'tutkal' kuvvet oluşturmak için bir şekilde kuantum mekaniği ile tuhaf bir şekilde karışır. Bu eşleştirmenin bu yeni süper iletken sınıfında nasıl çalıştığını tam olarak anlamıyoruz, bu yüzden onu araştırmaya yeni yollar geliştiriyoruz.”
Böyle bir yaklaşım, süper akışlı elektronların “süper akışlı bir“ süper akışkan ”-onları mikrodalgalarla aydınlatarak, SuperFluid'in“ melodisini dinlemek ”gibi, Camy Fecic ve Kamg'ın raybon ile çalışan makalenin ortak-lider yazarı olan Mikrodalgalarla birlikte, Raybon ve Krung, Raybon'un raybonunun ortak yazarı ölçmektir. BBN teknolojisi.
“Bir cam arp oynamaya benzer,” dedi Hao. “Farklı notlar üretmek için değişen miktarda su ile dolu şişelerin üzerine üflemek yerine, 'şişe' olarak bir mikrodalga devresi kullanıyoruz ve 'su' eşleştirilmiş elektronların süper akışağıdır. Süper akışlı elektronların miktarı değiştiğinde, rezonans frekans buna göre değiştiğinde, esasen, bu mikrowav rezonant devresini kullanan cam şişelerimizi yaptık, bu mikrodalga rezonansını kullandığımızda, bu mikrodalga rezonansını kullandığımızda, bu mikrowave rezervi kullanılarak, bu mikrowave rezervi kullandığında, yatıştırıldıklarında, yatıştırıldıklarında, yatıştırıldıklarında, yatıştırırlarsa, bu mikrodalgada yatırıldıklarında, bu mikrowave rezervasyonu kullandığımızda, bu mikrodalgada yatırıldıklarında, bu mikrowave rezervasyonunu kullandığımızda, bu mikrowave rezervasyonunu kullandığımızda, bu mikrowave rezervasyonunu kullandığımızda, Elektronlar enerji kaybetmeden akabilir. ”
Kreidel, “Süper akışın ağırlığı ve hacmi – esasen eşleştirilmiş elektronların yoğunluğu – değişir, müzik tonu da öyle,” dedi Kreidel.
Bu frekans değişimlerinden, ekip bu elektronların nasıl eşleşebileceğine dair beklenmedik ipuçları gözlemledi. “Elektronlar arasındaki yapışkan kuvvetin bazı yönlerde güçlü olabileceğini ve diğerlerinde kaybolabileceğini öğrendik” dedi. Bilim'da George Vasmer Leverett Fizik Profesörü Ashvin Vishwanath ile çalışan öğrenci Patrick Ledwith. Bu yönlülük, oksit materyallerinden yapılan yüksek sıcaklık süperiletkenlerinde görülenlere benzemektedir-40 yıllık bir çalışmadan sonra bile bilim adamlarına bir bulmaca. Fizik ve uygulamalı fizik profesörü Philip Kim, bu çalışmanın baş bilimcisi Philip Kim, “Belki bükülmüş grafen ile bulgularımız, elektronların bu kuantum dansını diğer iki boyutlu süper iletken malzemelerde nasıl gerçekleştirdiğine ışık tutabilir” dedi.
Grafen teknolojileri henüz seri üretilemezken, araştırmacılar geniş kapsamlı bir potansiyel görüyorlar. Şimdi NASA'nın Jet Propulsion Laboratuarında bir doktora olan Kreidel, bu tür malzemelerin uzay keşfi için ultrasensitif, enerji tasarruflu dedektörler oluşturmaya yardımcı olabileceğine dikkat çekiyor. “Yakın boşluk boşluğunda çok az ışık var” dedi. “Minimum güç kullanan ancak son derece yüksek çözünürlüğe sahip küçük, hafif dedektörler istiyoruz. Bükülmüş grafen umut verici bir aday olabilir.”
Bu proje kısmen ABD Enerji Bakanlığı ve Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklendi.