Розроблено новий надпровідний матеріал на основі графену
Вчені з Стенфордського університету і Національної лабораторії лінійних прискорювачів SLAC американського Міністерства енергетики виявили, що введення атомів кальцію в структуру графена, форми вуглецю, кристалічна решітка якого має одноатомную товщину, перетворює цей матеріал в надпровідник, здатний передавати електричну енергію зі 100-відсотковою ефективністю, тобто практично без втрат.
Те, що така комбінація матеріалів є сверхроводником, вченим було відомо практично протягом десятиліття. Але нові дослідження дозволили вченим з'ясувати роль кожного компонента складного матеріалу в справі формування явища надпровідності. Зроблене відкриття, яке забезпечило розуміння вченими всіх тонкощів процесів, дозволить тепер використовувати надпровідну форму графена для розробки нових нанорозмірних і повнорозмірних електронних пристроїв.
Зразки графенового матеріалу були виготовлені дослідниками з лондонського Університетського Коледжу (University College London) за допомогою так званої технології "графітового олівця". Цей метод, розроблений ще першовідкривачами графена Андрієм Геймом і Костянтином Новоселовим, дозволяє відокремити від кристалічної структури графіту листи вуглецю атомарної товщини. Британські вчені за допомогою спеціального методу хімічної обробки, змішали графіт з кристалами кальцію і отримали складне з'єднання CaC6, яке складається з шарів вуглецю одноатомной товщини і кальцію.
Отримані зразки матеріалу були передані вченим лабораторії SLAC, де їх електронні властивості були досконально вивчені за допомогою інтенсивного ультрафіолетового світла. Чистота матеріалу отриманих зразків, поєднана з високою інтенсивністю ультрафіолетового світла, дозволила вченим заглянути досить глибоко в надра матеріалу і навіть розрізнити поведінку окремих електронів у кожному з шарів матеріалу.
Виявилося, що вільні електрони розсіюються, здійснюючи коливальні переміщення атомів кальцію до атомів вуглецю графену і назад. Ці хиткі вільні електрони взаємодіють з звичайними електронами атомів і утворюють електронні пари, так звані куперовские пари, наявність які надає матеріалу властивість надпровідності, дозволяючи матеріалу проводити електричний струм без опору.
Слід зауважити, що результати даних досліджень можуть стати міцним фундаментом для подальших досліджень у напрямку надпровідності, так і для практичного використання графенових надпровідників в електронних пристроях, які, завдяки малим втрат, можуть стати ще більш швидкими, споживаючи при цьому меншу кількість електричної енергії.