Dviejų sluoksnių grafenuose, pasuktuose „stebuklingu“kampu, buvo nustatyta reta linijinė elektrinės varžos priklausomybė nuo temperatūros, artimos absoliučiam nuliui. Ši savybė padaro dvigubo sluoksnio grafeną, susijusį su neįprasta medžiagų klase, vadinama keistais metalais. Tai apima, pavyzdžiui, kuratus, įskaitant įrašus apie superlaidumo temperatūrą esant normaliam slėgiui, taip pat rutenatus, piknikus ir kai kurias kitas medžiagas. Šis atradimas patvirtina, kad tokiuose junginiuose yra naujas pagrindinis krūvio ir šilumos perdavimo mechanizmas, rašykite autorių žurnale „Physical Review Letters“.
Grafenas yra dvimatis alotropinis anglies modifikavimas, susidedantis iš atomų, išdėstytų šešiakampių pavidalu, sujungtų atomo storio lakštais. Grafenas turi daug neįprastų savybių, kurios gali būti naudingos mokslo ir technologijų srityse. Tačiau mokslininkai ir toliau atranda naujų neįprastų šios medžiagos savybių.
- „Salik.biz“
Vienas iš svarbiausių pastarųjų dvejų metų atradimų buvo suplanuoto grafeno superlaidumo atradimas. Pakreipus lakštus mažu kampu, susidaro periodiškas šešiabriaunis supermūris su daug ilgesniu periodu nei pats grafenas. Jei kampas užima vieną iš „stebuklingųjų“verčių, kurių mažiausia yra artima 1,1 laipsnio, tada žemoje temperatūroje medžiaga pereina į superlaidžio būseną. Išsamūs tyrimai parodė, kad toks grafenas kai kuriomis savybėmis, ypač fazių diagrama, yra panašus į kuratus - junginius, kurių atradime atsirado terminas „superlaidumas aukštoje temperatūroje“.
Pablo Jarillo-Herrero iš Masačusetso technologijos instituto ir jo kolegos iš JAV bei Japonijos atrado dar vieną ypatybę, dėl kurios dvigubo sluoksnio grafenas pasukamas „stebuklingu“kampu, panašiu į kuratus: keistos metalinės fazės, kurios tiesinė priklausomybė nuo temperatūros priklauso nuo temperatūros, buvimas šalia absoliutus nulis. Tokio dėsningumo nepastebima paprastiems metalams, kuriems paprastai po superlaidžiojo fazės smarkiai padidėja atsparumas. Be to, šiuo metu nėra visiško teorinio šio reiškinio paaiškinimo.
Ilgą laiką elektronų pernešimas metaluose buvo sėkmingai aprašytas Drude teorijoje, suformuluotoje 1900 m., Kurioje laidumas susietas su elektronų, laikomų dujomis, tankiu, jų mase ir vidutine trukme τ tarp jonų išsisklaidymo. Kvantinėmis pataisomis, kurios pakeitė realių dalelių masę efektyvia įkrovos nešėjų mase ir susiejo laiką tarp išsibarstymo žemoje temperatūroje proporcingumu τ ∼ T-2, šis modelis sėkmingai aprašė didžiąją dalį eksperimentinių duomenų iki devintojo dešimtmečio.
Kupratų atradimas 1986 m. Parodė teorijos trūkumus, kurie negalėjo paaiškinti stebimo keisto metalo fazės, kuriai tiesinė priklausomybė nuo temperatūros priklauso. Šis elgesys leidžia manyti, kad laikas tarp išsibarstymų yra atvirkščiai proporcingas pirmajai temperatūros galiai, o ne kvadratui, kaip Drude modelyje. Keistos metalinės fazės atradimas dvisluoksniame grafene dar labiau parodo poreikį plėtoti naują teorinį požiūrį į transporto reiškinius ir kalba apie tokios fazės galimybę daugelyje skirtingų sistemų.
Jei apskaičiuotume laiką tarp išsibarstymo keistuose metaluose, naudodamiesi Drude formule (kuri teoriškai yra menkai pagrįsta), tada gauname išraišką τ = Cℏ ∕ kT, kur ℏ yra Plancko konstanta, T yra temperatūra, k yra Boltzmanno konstanta, o C yra skaitinis koeficientas. proporcingumas. Manoma, kad išsibarstymo greitis turi būti susijęs su elektronų ir elektronų sąveikos stiprumu (kuris visiškai ignoruojamas pirminiame Drude modelyje), be to, jie labai skiriasi įvairiais keistais metalais.
Tačiau stebėjimai rodo, kad C koeficientas yra artimas vienybei daugeliui keistų metalų ir, kaip paaiškėja, taip pat ir dviejų sluoksnių grafenui: naujame darbe išmatuotos C vertės nukrito nuo 1,1 iki 1,6. Šis universalumas verčia teoretikus manyti, kad egzistuoja naujas kertinis keistų metalų transporto reiškinių mechanizmas. Mokslininkai šią situaciją sieja su Plancko išsisklaidymu, tai yra su daugelio elektronų kvantinio įsitvirtinimo būsena, kurioje pasiekiamas maksimalus energijos išsiskyrimo greitis, kurį leidžia fizikos įstatymai.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Dviejų sluoksnių grafenas gali pasirodyti patogi sistema tęsti eksperimentus šioje srityje. Pagrindinis jo pranašumas yra galimybė kontroliuoti superlaidžio užpildymo koeficientą, tai yra, iš tikrųjų, įkrovos nešiklių tankį, naudojant elektros įtampą, o kiti keistai metalai turi būti gaminami iš naujo su kitomis priemaišomis.
Timūras Keshelava