작년에 물리학 자들은 절대 제로 (–273 ° C) 이상 1.7 ° C로 식 으면 2 층 두께의 탄소 원자 시트는 저항없이 전기를 전도 할 수 있으며, 에너지를 잃지 않고 전자가 재료를 통과 할 수 있다고보고했습니다. 이중층 그래 핀으로 알려진 이중 시트는 구조적 단순성이 초전도성의 복잡한 물리학을 탐색하는 플랫폼을 제공했기 때문에 연구원을 사로 잡았으며, 이는 훨씬 더 높은 온도에서 구리-산화물 재료에도 나타납니다. 이제 연구원들은 3 계층의 그래 핀 시트에서 초전도성의 징후를 발견하여 층화 된 그래 핀이 곧 구리 산화물에서 초전도율이 어떻게 발생하는지 이해하는 데 도움이 될 것이라는 희망을 새롭게했다. 이는 전기 그리드와 장치에서 대규모 에너지 절약을 생성 할 수있는 더 높은 온도 초전도기 또는 실내 온도로 이어질 수 있습니다.
컬럼비아 대학교의 물리학자인 코리 딘 (Cory Dean)은“이것은 확실히 흥미 진진한 발전이다. Dean은 두 개의 그래 핀 층의 원자 격자가 1.1 °의 "마법"각도에 의해 서로 비틀어 질 때만 이중층 그래 핀 초전도는 알려진 가장 얇은 재료에서 수행하기가 어렵다고 지적했다. 딘은“당신이 조금 떨어져 있다면 효과가 없다”고 말했다. 대조적으로 트리 층 그래 핀은 비틀어 질 필요가 없습니다. 오히려, 각 층의 원자 격자는 상기 및 아래의 격자와 정렬되며, 다층 그래 핀이 생성 될 때 자연스럽게 발생합니다.
캘리포니아 팔로 알토에있는 스탠포드 대학교의 물리학자인 David Goldhaber-Gordon과 캘리포니아 대학교 버클리의 물리학자인 Feng Wang과 동료들은 현재 그래 핀 조각을 분리하기위한 표준 접근 방식을 따랐습니다. 그것은 대량의 흑연 조각에 스카치 테이프 조각을 꽂아 대부분의 연필에서 "리드"를 껍질을 벗기고 껍질을 벗기는 것으로 시작합니다. 공정을 반복하면 그래 핀 조각이 테이프에 달라 붙어 일부는 단일 시트가 두껍지 만 다른 일부는 2 ~ 3 개의 층이 있습니다. Wang의 팀은 이전에 트릴 층 그래 핀에서 독특한 광학 시그니처를 발견하는 기술을 개척했습니다.
그런 다음이 팀은이 트릴 레이어 플레이크를 전기 장치를 만들기 위해 시작 재료로 사용했습니다. 그들은 질화 붕소 층 사이에 트릴 층 플레이크를 끼우 며, 이로 인해 오염 물질로부터 그래 핀을 분리하고 좌굴을 방지합니다. 어떤 곳에서는 붕소 질화물 층의 원자는 그래 핀 층의 탄소 원자와 정확하게 일치하지만 몇 나노 미터 떨어진 곳에 오프셋됩니다. 약 10 나노 미터 후에 층의 원자는 다시 한 번 정렬되어, 트위스트 이중층 그래 핀에서도 명백한 "moiré"반복 패턴을 만듭니다. 각각의 반복 된 Moiré 셀은 재료의 전자 외에 최대 4 개의 추가 전자를 유지할 수 있으며 재료의 전도도를 변경합니다.
다음으로, 연구원들은 플레이크 위에 금속을 패턴 화하고, 재료에 전자를 첨가하는 것을 제어하는 "게이트"로 트랜지스터를 구축합니다. 전기장을 게이트에서 조작함으로써, 연구원들은 각각의 반복 된 모이 레 셀에 얼마나 많은 전자가 존재했는지 정확히 제어 할 수있었습니다. 그들이 각 세포에 3 개의 전자를 추가하고 2 개의 켈빈 미만의 온도를 떨어 뜨렸을 때, 그들은 전기 저항의 급격한 감소, 초전도성의 징후를 보았습니다. . 그들은 또한 외부 자기장을 샘플에 적용했을 때, 거의 0에 가까운 전기 저항이 사라지고, 초전도의 또 다른 징후가 사라 졌음을 알았습니다. Goldhaber-Gordon은“이 모든 것들이 상자를 [초전도성]을 확인합니다. 그러나 그는 신호가 아직 결정적이지 않다고 덧붙였다. 우선, 전기 저항은 0으로 완전히 떨어지지 않으며, 이는 초전도기에 필요합니다. 그러나 그는 그래 핀 플레이크의 불순물 때문일 수 있다고 지적했다. "장치 내 어디에서나 초전도가 아닐 수도있다"고 그는 말한다.
그럼에도 불구하고 Goldhaber-Gordon은 3 개의 여분의 전자로부터의 명백한 초전도성이 기존의 고온 초전도체 인 1986 년에 발견 된 구리 기반 재료에서 볼 수있는 것과 유사하다고 지적했다. 그는 트릴 레이어 그래 핀은 "복잡한 물리학을 탐색하는 간단한 방법을 제공한다"고 말했다.
