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文章来源: 盖世汽车       发布时间:2019-06-11

6月11日,据外媒报道,塞尔维亚贝尔格莱德大学(University of Belgrade)的物理学家们认为,他们找到一种方法,可以管控超薄单层晶园超导体(比如石墨烯),从而改变材料性质,为以后的器件创造新的人造材料。该校LEX实验室的Vladan Celebonovic表示:“通过拉伸双轴应变,提高临界温度,更容易实现高温超导。”

Belgrade大学教授通过应变工程实现低维材料高温超导

超导体永不停歇的电流可能为储能和发电带来新选择。但是,只有在一定临界温度以下,就是冰点以下几百摄氏度的低温,超导体才能实现零电阻,并且代价非常昂贵。


据了解,维数比三小的叫低维材料,具体来说是二维、 一维和零维材料。


二维材料,包括两种材料的界面,或附着在基片上的薄膜.界面的深或膜层的厚度在纳米量级。半导体量子阱属二维材料。


一维材料,或称量子线,线的粗细为纳米量级.


零维材料,或称量子点,它由少数原子或分子堆积而成,微粒的大小为纳米量级.半导体和金属的原子簇 (cluster)是典型的零维材料.

Belgrade大学教授通过应变工程实现低维材料高温超导

由于这些材料晶体结构的特异性,故而造成许多低维度材料展现非常奇特的物理现象。例如,这些材料中的电子被限制在一维的线性链或二维的平面上做传输,因而他们的导电性会在某一(或二)晶格方向特别好,而在其他方向导电性明显较差。我们平时常见的铜线或金泊,是不是他们的导电性就只会在铜线线的方向或金泊平面的方向较好呢?答案是否定的。因为在微小电子的世界,铜线或金泊仍然是三维的,电子的传输方向仍然是遵循古典的统计法则而四面八方都有可能。


科研小组研究,当不同类型的力对材料施加“应变”时,低维材料(比如掺锂石墨烯)的电导率变化情况。应变工程已被用于微调大体积材料的性能,现在,在只有一个原子厚的低维材料中引入应变,可以使它们具有承受大的应变的优点,不会发生断裂。


导电性取决于电子的运动,该团队花了7个月的时间,精确推导出哈伯德模型中提到的这种运动的数学公式,最终从理论上验证电子的振动和输送。这些模型和计算方法揭示,在掺杂石墨烯和二硼化镁单层物质中,应变所引起的关键变化。“将低维材料置于应变下,会改变所有的材料参数值,这意味着我们可以根据不同的应用需求设计材料。”Celebonovic表示,石墨烯具有高弹性、强度和光学透明性,将应变控制与石墨烯的化学适应性结合起来,有可能开发出大量的新材料,应用前景非常广阔,比如柔性电子和光电器件。

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Celebonovic和同事们,进一步测试两种单层石墨烯应变工程方法,对二维材料晶格结构和电导率的影响。对于液相“剥落”石墨烯片,研究小组发现拉伸应变会将单个薄片拉开,从而增加阻力,这种特性可用于制造传感器,如触摸屏和电子皮肤,电子皮肤是一种模仿人类皮肤功能的薄电子材料。贝尔格莱德大学石墨烯实验室的Jelena Pesic说:“通过对微机械剥落石墨烯样品,进行原子力显微镜研究,我们发现,石墨烯中产生的沟槽,可以成为很好的平台,用于研究石墨烯应变引起的局部电导率变化。这些结果可能推动我们的理论预测,帮助了解应变对一维体系电导率的影响。”


该团队表示,这些理论计算要付诸实践,将面临许多挑战。但是,不久的将来,他们的工作可能会“彻底改变纳米技术领域”。


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