日實現石墨烯超導化

日實現石墨烯超導化

日本東北大學原子分子材料科學高等研究機構（AIMR）和東京大學的研究者成功實現了石墨烯的超導化。該研究讓石墨烯內部具備“零電阻”，從而有助于電子的快速通過，為超高速超導納米元件與設備的應用開發提供了保證。

石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型蜂巢晶格狀的平面薄膜，內部準粒子為無質量狄拉克費米子，有助于電子快速遷移，其遷移率是半導體硅材料的200倍以上。石墨烯優異的特性使其在電子行業中具有優異的發展前景。各國科研工作者雖然針對石墨烯的超導性展開研究，但“零電阻”的實現還尚屬首次。

日本研究者開發了在碳化硅（SiC）單晶體上一層層地制備石墨烯的方法，向雙層碳原子石墨烯薄膜之間插入鈣原子，得到三明治狀雙層石墨烯層間化合物C6CaC6，如圖1所示。采用微米級4探針法測量材料的導電性，發現在溫度為4 K（-269℃）時出現超導現象。研究小組還對未插入任何材料的純雙層石墨烯和插入鋰的石墨烯層間化合物C6LiC6進行測試，結果均未發現超導現象。研究人員據此推斷，超導現象是由鈣原子向石墨烯層提供了電子所致。

相關負責人稱，接下來研究小組還將就超導石墨烯理化性質以及鈣原子以外金屬原子插層的石墨烯層間化合物展開進一步的研究。

圖1　插入鈣原子的三明治狀雙層石墨烯層間化合物C6CaC6

賈磊譯自wpi-aimr.tohoku.ac.jp.2016-02-15