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环球科学杂志超越石墨烯,环球科学杂志超越石墨烯的原因

大家好,今天小编关注到一个比较有意思的话题,就是关于环球科学杂志超越石墨烯的问题,于是小编就整理了1个相关介绍环球科学杂志超越石墨烯的解答,让我们一起看看吧。

  1. 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?

曹原发现的石墨烯,是常温超导吗?

其实曹原发现的石墨烯超导并不属于常温超导范畴,这在Nature网上的付费下载论文首页描述中就说明了:“ we observe tunable zero-resistance states with a critical temperature of up to 1.7 kelvin.”"我们观察到临界温度高达1.7开尔文的可调零电阻状态。"这个1.7开尔文表示的在比绝对零度高1.7K的温度,换算成摄氏大约为:-271℃,这个温度对于习惯以摄氏温标的朋友肯定肯定非常了解这是一个难以在普通条件下实现的温度!

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图片来源网络,侵删)

上图是曹原在NATURE上论文的截图,如果您有兴趣全文,不妨留言可以转发,要不然NATURE可是付费下载的!曹原作为第一作者这在论文中的分量是很重的,年纪轻轻就获得了不俗的成绩,未来前途不可***!那么曹原发现的石墨烯超导是在什么条件下实现的呢?截图论文中做了大致描述:

.....“对二维超晶格中的弱电子-声子相互作用这种非常规超导电性能进行了深入,以小角度扭曲下的石墨烯,发现大约在1.1°时发现了一个“魔法角”,在这个状态下,1.7K时观测到了零电阻状态,这载流性能和铜氧化物的相图类似,甚至包括与超导性能对应的圆顶区域!”.....

上图为实验示意,两层石墨烯以一个小角度扭曲加上1.7K的低温条件下实现了低温超导,尽管这个温度甚至比已知材料中超导温度都要低(我们极度需要高温超导),但在以往的材料中都是以各种化合物为基础的材料实现的,比如:铜氧化物超导体、重费米子超导体、金属和合金超导体,铁基超导体,甚至还有超出你理解的有机超导体!这些超导体无一例外是本身的属性或者在化合物的属性下实现,但石墨烯本不具超导性能,但双层石墨烯在某个角度实现超导体,这应该属于非常规超导中最另类的一个!这在超导领域研究开启了一扇新的大门!

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(图片来源网络,侵删)

载流子调控下的"魔角"石墨烯超导

不具现实意义的石墨烯超导也许是未来的非常规超导的他山之石,当然如果能实现石墨烯这种单一材料的某角度常温超导那自然再好不过,毕竟石墨烯本来就是一种可以成为超高强度材料的存在,在制造和应用领域的门槛,也许就将对普通场合开放!

以前我们实验室有同门做过石墨烯,对于其性质略知一二。可以明确地说,曹原所制备出来的特殊石墨烯并非常温超导体(一般称室温超导体)。

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(图片来源网络,侵删)

曹原年仅22岁就已第一作者的身份在《自然》(Nature)杂志发表了两篇重磅文章[1][2],由此引发了世界的关注。要知道,以前评中科院院士,只要一篇一作Nature或者Science即可。虽然现在没有这样的现象了,但Nature或者Science在科学领域中属于顶级杂志的地位无法动摇,很少有人能在上面***文。由于曹原的突破性工作,他登上了《自然》杂志评选的2018年年度十大科学人物,他的研究成果也被做成封面

曹原的主要工作是石墨烯超导的研究,但这种石墨烯的超导温度并非是常温,而是很低的温度,只比绝对零度了高了一点,有关曹原制备出室温超导体的报道是不实的。

石墨烯源自于石墨。石墨是由多层碳原子层组成,每层中的碳原子以蜂窝状的多个六边形排列在一起,每层之间的距离大约0.335纳米。如果把石墨的多层结构剥离成一层一层的结构,得到的材料就是石墨烯。由于石墨烯的特殊结构,它具有优异的力学、电学、磁学和热学性能,所以石墨烯改性一直都是研究热点。

本来曹原的发现是一个重大突破,为开辟超导新方式找到了一个路径。但这个实验是在1.7K的低温下进行的,1.7K也还在接近绝对零度的范畴,距离常温还有天壤之别。科学界发现的3K背景辐射,都说是接近绝对零度。

在这些任意夸大的报道中,已经完全忽略掉了成果的真实性,而是一味的介绍起了曹原的生平和天才,并且开始描绘常温超导体的广阔远景,似乎这种前景已经呈现在了眼前。这样就给了人们一个荒谬的误导~常温超导就要来了!

那么这个所谓“常温”是一个什么温度呢?常温也叫一般温度或者室温,在化工工艺中常用AMB表示,一般定义为25度,也就是298.25K。绝对温标是热力学的标准温度,又叫开尔文温标,简称开,符号为K。0K(不是OK)为-273.15摄氏度,而1.7K为-271.45摄氏度,距离25摄氏度还相差294.45度。

个人给邻居说,家里刚长大的鸡开始下蛋了,刚刚生了一个新鸡蛋。邻居碰到朋友就说我家隔壁邻居的鸡生了一个很大的蛋;朋友遇到朋友说,听说某某家的鸡生了一个鹅蛋。

一传十十传百,最终传回了那家新鸡生新蛋的人家,变成了一只鸡生出了一个恐龙蛋,并孵化出了恐龙。而且这个说法专家还予以了证实,因为6500万年前的恐龙没有灭绝,而是进化成了鸟类。

鸡的骨架与恐龙的骨架很相像,因此鸡本来就是恐龙的后裔。现在鸡变成了恐龙只不过是一种返祖现象而已。

于是这个新鸡生新蛋的人家也听说了这只恐龙的诞生,但不知道这只恐龙的诞生地在那里,于是也加入了流言的传播,成为这个谣言链条中的一个环节。

这个寓言告诉我们,不要轻易的听信流言,更不要成为流言的一个环节。如果要知道事情的真相,就要冷静独立思考,并且去看看原始真实的信息

超导体生来就与低温连为一体,最早发现的超导体为汞,当温度下降到4.2K(-269.05摄氏度),汞的电阻消失。现在已经发现临界温度高于40K的铁基超导体,迄今为止发现超导体只有在203.15K(-70摄氏度)以下,才能够发挥作用。

虽然媒体铺天盖地地报道石墨烯的超导性,但我们仍需认清目前面临的问题。现在石墨烯技术还在突破阶段,真正大规模商业化应用还得一段时间。之前华为发布了配备石墨烯电池的手机也只是增强电池的导热性,并没有显著增加电池容量。

2018年,《自然》杂志评选了年度十大科技人物,曹原作为年仅22岁的中国青年登上榜首,这的确很大程度上为国人争光。

曹原的团队通过两个堆叠在一起的“超晶格”石墨烯片实现了在原子尺度上对电子移动的自由控制。这极大地降低了制造石墨烯超导性的难度,给研究人员指明了一条更便捷的方向。

此次实验无需引入多余的选项,只通过调节石墨烯两端的电极可以让材料变为绝缘体,而完全阻挡电子通过。

于此同时也可以通过调节电极让石墨烯变成超导体,电子就可以无阻碍通过。

曹原做的就是通过1.1度的魔鬼旋转实现对石墨烯材料超导体的控制。

这一成就在基础科研上的确是重大突破,也加速了超导石墨烯材料的商业化进程。

但是我们还需保持冷静,曹原做的双层石墨烯超导实验是在极低温环境下进行的,其要求的温度接近绝对零度。而大规模商业化的超导石墨烯需要在常温环境下进行。因为每个使用了超导石墨烯材料的商品必然是要走出实验室的,必须要经历常温下的挑战。

曹原的实验之所以备受关注,不仅是因为实验取得了突破,更主要的是他身上携带的标签“22岁青年”和“中国人”。

如果参与这次石墨烯超导实验没有曹原,而且西方人,那么其关注度也就仅仅停留在科研圈内。

以往的超导研究,多数集中在寻找更高温度的材料以及制备方法,都是复合成分,超导温度提高很多,但离常温还差得很远。超导的机理一直不清楚,这方面没有进展。曹原的工作是,用单一元素(碳),和清晰的结构(石墨烯结构),实现了超导,虽然只比绝对零度提高了1.7度,但意义在于找到了一个最简单的模型,以后只需研究这个模型,就可以揭示超导的原理。可以说为超导理论的研究找到了最佳的研究对象。以前科学家都在盲目地摸索,现在目光一致了!

——我学得是计算机通信,以上是我个人的理解,不一定完全正确,非喜勿喷。

到此,以上就是小编对于环球科学杂志超越石墨烯的问题就介绍到这了,希望介绍关于环球科学杂志超越石墨烯的1点解答对大家有用。

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