客观日本

日本东北大学和东京大学成功实现石墨烯的超导化

2016年03月29日 化学材料

日本东北大学原子分子材料科学高等研究机构教授高桥隆与东京大学研究生院理学系研究科教授长谷川修司等人的研究小组,日前首次在全球成功地实现了使备受关注的电子元件材料石墨烯的零电阻超传导化。利用这一技术,有望推动纳米尺寸(1纳米为100万分之1毫米)超导电子元件的开发和应用。

石墨烯是碳原子结合成六角蜂窝状的单层原子超薄结构的物质。此前人们已经了解到,石墨烯中电子的移动速度较比半导体硅中的电子移动速度快200倍以上,因此石墨烯具备了非常高的导电性。此外,由于只有单层原子的厚度,有着良好的透光性。

为此,利用这些性质的高速电子元件以及应用于大面积显示器等各项技术得到了发展和推进。另一方面,如果能够利用石墨烯实现超传导化,即可实现超高速纳米电子元件化。为此,有关石墨烯超导化的研究在世界范围内激烈展开。迄今为止虽然有过超导化成功的相关报告,但都缺乏充分的科学验证,超传导技术仍然被定性为未开发技术。

研究小组开发的技术是在碳化硅单晶体上通过采用控制每一片石墨烯的制作手法。研究小组利用该方法制作了由两层碳原子构成的石墨烯薄膜,在两层碳原子之间加入钙原子,制作了三明治形状的双层石墨烯层间化合物(C6CaC6)。据说随后调查了双层石墨烯层间化合物的电阻,确认了温度到4K(-269度)时出现了超传导现象。

显现了超传导的双层石墨烯层间化合物的晶体构造

显现了超传导的双层石墨烯层间化合物的晶体构造

新闻稿链接:
http://www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press20160204_01web.pdf

文/CRCC编辑部 图/转自新闻稿