石墨烯可作為絕緣體使用的理論依據(jù)
麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)的研討人員又有了新發(fā)現(xiàn),石墨烯能夠經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)變?yōu)榻^緣體或超導(dǎo)體。曩昔研討者們經(jīng)過(guò)將石墨烯與其他超導(dǎo)資料結(jié)合的辦法組成石墨烯超導(dǎo)體,這種結(jié)構(gòu)使得石墨烯具備一定的超導(dǎo)特性。但是最新的研討標(biāo)明,石墨烯靠自己也能夠?qū)崿F(xiàn)超導(dǎo),證明單純的碳基資料自身也具有超導(dǎo)性。
研討人員經(jīng)過(guò)創(chuàng)建兩個(gè)石墨烯薄片堆疊在一起的“超晶格”結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一性質(zhì)。石墨烯薄片不是完全重合疊加,而是在一個(gè)特定的角度(研討人員稱(chēng)其為“魔角”),也便是旋轉(zhuǎn)1.1度(如上圖右側(cè)所示)。這樣就形成了精確的莫爾結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)能夠使石墨烯薄片之間的電子產(chǎn)生強(qiáng)相互作用。在其他任何辦法的堆疊結(jié)構(gòu)中,石墨烯都很少與相鄰的電子產(chǎn)生相互作用。
石墨烯自從面世以來(lái),便是研討界重視的目標(biāo),石墨烯神奇的作用,為人類(lèi)做出了很多的奉獻(xiàn)。石墨烯的研討開(kāi)發(fā),對(duì)于人類(lèi)的未來(lái)至關(guān)重要。
研討人員發(fā)現(xiàn),當(dāng)以這個(gè)“魔角”旋轉(zhuǎn)時(shí),兩片石墨烯不導(dǎo)電,相似于莫特絕緣體。當(dāng)研討人員施加電壓,向石墨烯超晶格增加少數(shù)電子時(shí),就會(huì)發(fā)現(xiàn)在一定水平上,電子突破了初始絕緣狀態(tài),形成電流,而且沒(méi)有電阻,就像超導(dǎo)體相同。“現(xiàn)在我們能夠使用石墨烯作為研討超常規(guī)超導(dǎo)的新平臺(tái),” 研討人員說(shuō)。人們也能夠想象出從石墨烯中制造出一種超導(dǎo)晶體管,這種晶體管能夠由開(kāi)關(guān)操控其從超導(dǎo)到絕緣體的變化。這為量子設(shè)備提供了許多可能性。”
研討人員從之前的結(jié)論中得到這樣一個(gè)想法:假如他們能把電子增加到這些相似莫特絕緣體的超晶格中,就像用氧摻雜莫特絕緣體使它們變成超導(dǎo)體相同,石墨烯會(huì)反過(guò)來(lái)呈現(xiàn)超導(dǎo)性質(zhì)嗎?為了找出答案,他們將一個(gè)小的觸發(fā)電壓施加到“魔角石墨烯超晶格”,向其間加入少數(shù)的電子。成果單個(gè)電子與石墨烯中的其他電子結(jié)合在一起,而且能夠活動(dòng)。過(guò)程中,研討人員持續(xù)丈量資料的電阻,卻發(fā)現(xiàn)當(dāng)他們?cè)黾右欢康纳贁?shù)電子時(shí),電流就像超導(dǎo)體相同不損耗能量。
更重要的是,研討人員能夠在同一個(gè)設(shè)備中經(jīng)過(guò)調(diào)整石墨烯使其變成絕緣體或超導(dǎo)體,或是這之間的任何相位。這與之前其他的辦法形成鮮明的比照,以前科學(xué)家們需要制備和操作成百上千個(gè)單獨(dú)的晶格,每一個(gè)晶格只能在一個(gè)電子相位中運(yùn)行。
也便是說(shuō)研討人員能夠經(jīng)過(guò)研討石墨烯這一種資料就能夠獲取絕緣體、超導(dǎo)體以及中間任何相位的物理信息。而現(xiàn)在其他任何資料都還不具備這種性質(zhì)。

