El grafeno de tres capas se retorció en un ángulo mágico. Aquí tienes un nombre divertido para un material. Un poco … exótico. Pero lo que es aún más exótico para este material es el tipo de superconductividad que los físicos han descubierto en él. En el futuro, podría ayudar a diseñar equipos de imágenes médicas y computadoras cuánticas más eficientes.
pila dos hojas de grafeno uno encima del otro, simplemente moviéndolos en un ángulo de 1,1 °. Producirás un efecto muaré. Una estructura periódica a mayor escala que la grafeno. Baja la temperatura a algo cercano cero absoluto. decir 3 Kelvins. Y obtendrás uno superconductor — uno material súper eficiente en la conducción de electricidad, de un tipo muy raro. Este es el descubrimiento hecho por un equipo Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT, Estados Unidos) en 2018. Hoy, los mismos investigadores informan que, al agregar una tercera capa de grafeno, pudieron obtener un superconductor aún más sorprendente.
O superconductividad divertida qué fisicos observado en su grafeno de tres capas retorcido mágicamente en ángulo es conocido por los científicos como «Spin-triplelet», una superconductividad impermeable a campos magnéticos intensos. Campos magnéticos de hasta 10 teslas. Imagina, los dispositivosimagen de resonancia magnética (IRM) que se pueden encontrar en nuestros hospitales están limitados a tres tesla. Construido a partir de superconductores en «Spin-triplelet», podrían producir imágenes mucho más nítidas y profundas del cuerpo humano.
Para comprender, recuerde que, en un superconductor, el electrones expuesto a un Energia electrica pareja en lo que los investigadores llaman “Pares de Cooper”. Entonces pueden caminar felizmente a través del material. no encontrando ninguno resistencia. Normalmente, estos pares tienen giros opuestos. La configuración se conoce como «Spin-singlete». Y eso explica por qué estos superconductores no aprecian los campos magnéticos elevados. Estos, de hecho, pueden atraer electrones de un par en diferentes direcciones. Hasta que se separaron.
Increíble resistencia a los campos magnéticos intensos
En el caso de superconductores con «Spin-triplelet», los electrones de los pares tienen un girar idéntico. mismo sujeto a campos magnéticos intensa, estas parejas pueden continuar su camino sin ser molestadas. Este ya era el caso del grafeno de dos capas estudiado en 2018. Lo es aún más para el grafeno de tres capas retorcido en un ángulo mágico.
Los físicos del MIT informan que la superconductividad de su material, hecho de tres capas de grafeno con una rotación de 1,56 °, desapareció en algún momento. Pero luego reapareció. Nunca vi. Y luego persisten hasta diez teslas, la máxima intensidad que pudieron producir en su laboratorio. Eso es el equivalente a tres veces más que un superconductor. «Spin-singlete» podría soportar.
Avanzar en el conocimiento fundamental sobre la superconductividad.
“Nuestro trabajo avanza en el conocimiento fundamental sobre la superconductividad, sobre cómo se pueden comportar los materiales. Suficiente para probar nuevos principios de diseño para otros materiales que serían más fáciles de fabricar, lo que tal vez podría conducir a una mejor superconductividad “, explica Pablo Jorillo-Herreo, físico, en un Comunicado de prensa del MIT. Con máquinas de resonancia magnética más potentes a la vista. Pero también computadoras cuánticas más robusto. “Hace veinte años, los teóricos proyectaron que los superconductores con “triplete de espín” de cierto tipo puede ser el ingrediente clave en la computación cuántica, él continúa. No sabemos si nuestro grafeno es de este tipo, pero al menos podría ayudarnos a conseguirlo.. »
Se avecina la superconductividad del grafeno
A menudo se presenta como material milagroso. Sin embargo, todavía estamos esperando que el grafeno, con sus extraordinarias propiedades, revolucione nuestro mundo. Un descubrimiento reciente podría finalmente hacer avanzar las cosas: las capas duplicadas de grafeno serían superconductoras.
artículo de Nathalie Mayer publicado el 17/11/2018
De acuerdo con teoría de la banda, a aisladores mott debe conducir la corriente. En realidad, tus bandas solo están medio llenas. Pero en la práctica no conducen electricidad. Échale la culpa a las interacciones excesivas entre electrones. Pero uno dopaje aloxígeno puede revertir la situación y convertirlos repentinamente en superconductores.
Hace unos meses, investigadores de Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT, EE. UU.) Han demostrado que esto es más o menos lo que también sucede cuando dos capas de grafeno, conocidas por ser semiconductor – se superponen con un ángulo muy preciso de 1,1 °. Entonces son aislantes. Pero dopado, esta vez con la ayuda de electrones, el grafeno se vuelve superconductor.
Capas exactamente superpuestas
Desafortunadamente, este ángulo de 1,1 ° dificulta la producción. pasta. Pero los investigadores de Helmholtz Centre Berlín (Alemania) parece haber descubierto que la superconductividad de doble capa del grafeno es un fenómeno más general. Pudieron observarlo desde un cristal de carburo de silicio simplemente calentado hasta el átomos de silicio se evaporan de su superficie, dejando atrás dos capas de grafeno que se superponen exactamente.
Gracias a radiación de sincrotrón del BESSY II, los físicos pudieron analizar con una precisión sin precedentes la estructura de bandas de su muestra. Vieron la apariencia de una estructura de banda efectivamente similar a un aislante Mott, con bandas planas. Estos, siempre que se lleven al nivel de laenergía llamado “Fermi”, es decir, a solo 200 milielectronvoltios de distancia, gracias a dopaje -, hace que el material sea superconductor.
La superconductividad del grafeno finalmente se desencadenó
Extraordinariamente fuerte, extremadamente ligero, particularmente flexible, increíblemente conductor de Cálido, completamente impermeable a gas. ¡No juegues más! La sección de cualidades del grafeno está llena. Creemos, porque los investigadores acaban de revelar su superconductividad.
Artículo de Nathalie Mayer publicado el 24/01/2017
Desde su descubrimiento en 2004, los científicos han sospechado que el grafeno había propiedades superconductoras. Sin embargo, hasta ahora, sólo ha sido posible convertirlo en superconductor doblándolo o agregándole un material en sí mismo superconductor. La operación que hace que pierda otras de sus interesantes propiedades y que normalmente solo se realiza a baja temperatura. Informe de investigadores de la Universidad de Cambridge (Estados Unidos) en la revista Comunicaciones de la naturaleza, logró activar la superconductividad del grafeno acoplándolo a un óxido de cobre, a praséodyme cerio (PCCO).
Los superconductores clásicos ya están involucrados en una serie deformas. En instrumentos de imagen por resonancia magnéticoIRM), por ejemplo, ayudan a producir una campo magnético lo suficientemente potente y estable para obtener imágenes útiles para diagnóstico médico. Los superconductores de alta temperatura, que, debe recordarse, permiten que la corriente sea transportada con resistencia cero, también pueden, en el futuro, usarse para mejorar la eficiencia de las líneas de transmisión o para producir sistemas de almacenamiento de energía.
Según los investigadores de Cambridge, la superconductividad del grafeno abriría este tipo de perspectiva. El extraordinario material bidimensional también se puede utilizar para diseñar una nueva generación de sistemas cuánticos superconductores para la computación ultrarrápida. Y desde una perspectiva más fundamental, su descubrimiento podría ayudar a resolver el misterio de la superconductividad de la onda p que ha desconcertado a los científicos durante más de 20 años.
óxido de cobre como disparador
Recuerde que el PCCO es un óxido que pertenece a la familia de cupratos. Esto agrupa compuestos químicos que tienen superconductividad de alta temperatura. Esto explica, al menos en parte, el interés que muestran los investigadores de Cambridge por ellos. Pero son sus conocidas propiedades electrónicas las que les permiten garantizar que realmente se ha observado la superconductividad del grafeno. Y no el transmitido por el superconductor acoplado.
De hecho, en el corazón de un superconductor, los electrones se ensamblan en pares y forman una onda. La alineación de los espines electrónicos dentro de estos pares varía según el tipo de superconductividad involucrada. En el caso de PCCO, los espines electrónicos aparecen en estados antiparalelos correspondientes a estados de onda llamados d.
Durante los experimentos llevados a cabo por investigadores en Cambridge, técnicas de microscopía electrónica de barrido y efecto túnel revelaron estados de espín de tipo p. Revelan una superconductividad completamente diferente a la de PCCO y, por lo tanto, permiten a los investigadores concluir que el grafeno tiene una superconductividad intrínseca, desencadenada por la superconductividad de PCCO. Incluso si persisten las dudas, los resultados obtenidos sugieren fuertemente que la superconductividad en cuestión es de tipo p. Una superconductividad a menudo discutida pero nunca antes observada …
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