神奇! 石墨烯扭转“角度”可变超导体

模 的高品质 电子级石墨烯 制备对 科学界与工业界提 出 巨大挑
研 究 小 组 对 氢 分 子 中 的 电子 对 进 行 了精 确 快 照 。 他 们 用
战 ，也是石墨烯在新 能源、 电子产 品、半导 体、光 电子等领 ｘ射线束将其 中一个电子从分子 中敲 除，导致两个原子分 离。
域应用的最大 障碍 。
于 国内的研 究机构或者相关企业 来讲成本偏高 。武汉低 维材
此次 ，美国麻省理工学院科学家 帕博罗 ·加力 罗 一埃雷
料研 究院高质量 电子级石墨烯大 规模 制备 ，给 国内石墨烯 制 拉及其 同事 发现 ，当两层石墨烯 以一 个 “神奇角度”缠扭在
备 技术 带来了重大突破 ，一旦石 墨烯 的产业化开始 大规模推 一 起时 ，它们表 现出非常规超导 电性。也就是说 ，研究 团队
了全球 众多高校 以及科研 机构的研究 ，而石墨烯众 多的特殊 此类材料 已让 物理学家 困惑达几 十年之久 ，而最新发 现或有
性 能也只有在高质量石 墨烯上才能发挥 出来 ，因此能够大规 助于开 发高温超导材料 ，用来 制作 强大的磁体或开 发低功耗
模 制备 出高质量 的石 墨烯 是石墨烯产业化 与众 多应用的首要 电子 技 术 。
行 ，这样 的成熟的大规模制备设 备和技术 ，将 会出现爆 发式 在两层石墨烯 中发现 了新 的电子态，其可 以简单实现绝 缘体
的 需 求 。
到 超 导 体 的 转 变 ，而 其 属 性 与 铜 氧 化 物 （其 结 构 往 往 难 以调
石 墨烯的应用在诸 多领 域有着 巨大 的前景 ，比如锂离子 整 ）的 高 温 超 导 类 似 。
来轻易调整。这意 味着 ，该成果将提供 一个全新 的二维平 台，
电子 “超常”跃迁 有助研发新材料 以供科学 家们理解 曾长期 困扰物理学 界的高温超导 电性 的起
澳大利亚 国立大学 科研 人员 日前发表论 文称 ，他们探测 源 问题 ，并将打开一扇研究 非常规超导体 的大 门，同时也为
到跃 迁 至常 规 轨 道 之 外 的 电子 。
化还原方法的基础上 ，制备 出了高导 电的 电子级石 墨烯粉体 ， 电子 出现 明显 的异常行为 ，如超导现象 ，这 是高容量计算机
导 电率高达 １５１５．２ Ｓ／ｃｍ，并正在建设 １００吨级大批量生产 存储器 的基础 。科研人员此次通过 高灵 敏度的实验技 术 ，清
线 。
晰观测到 了电子问不寻常 的运动 ，这对 于研究基于超导体 等
低 了氧化还 原过程 中石墨烯 晶体的损坏 ，从而得到 了高质量
英国 自然》杂志 日前连发两篇物理学 重磅论文 ，报告
电子 级 石 墨 烯 。
了麻省理工学 院 （ＭＩＴ）科学 家对 非常规超导材 料的行为 的
石墨烯 作为一种具有广 阔的应用前景 的材料 ，一直 吸引 新见解 ，这一 发现轰动业界 ，被称为石墨烯超导 的重大进展 。
基 础 。
根 据 １９５７年 的超 导 电性 理 论 ，某 些材 料 能 够 以零 电 阻导
目前 ，国际上如美 国、德国 已经有一 些大型企业对外销 电。然而 ，许多材料表现 出所谓的非常规超 导 电性 ，无法用
售石墨烯 制备设 备 ，但这样 的设备往 往价格高达几百万 ，对 该理论解释 。
电池、超级 电容器 、导 电墨水、打印电路 、散热 、柔性 电子、
这 种 “神 奇 角度 ” 的石 墨 烯 除 了会形 成超 导 态—— 来
智能传感器、隐身 、净水环保、橡胶 ／汽车 ／航空航天复合 源 于 电子之 间 的强 吸引作 用 而产 生零 电阻 ，还 会 形成 另一
材料等领域 ，无论 是国外还是 国内，都在石 墨烯产业方 面有 种 电子态 。在 第 二篇 论文 中，该 团 队展示 了缠 扭 的双层 石
诸多 的科研和 政策支持 ，更高质量更 高效率的石墨烯制备 技 墨烯 系统 会 出现一 种新 的 绝缘 态—— 莫特 绝缘 体态 （Ｍｏｔｔ
术 ，正 是 发 展 石 墨烯 所必 不可 或缺 的关 键 。 Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ），这种状态似乎 由强大的电子 间相互作用推动产生。
两篇论文所 报告 的系统 ，可 以通 过改变扭转角度和 电场
目前全球制备石墨烯 的技术包括有 氧化 还原法、碳化硅 材 料 的下 一 代 电子 器件 是重 大 突破 。
外延法 、化学气相沉积法 以及机械剥离法 等。氧化还原法是
其 中工艺相对简 单、成本低且 比较容易 产业化的方法 ，武汉
低维材料研究 院正是在这种方法基 础上进行优化和改进 ，降 神奇 ！石 墨烯扭转 “角度”可变超 导体
实验 显示 ，处于基态轨道 的一对 电子瞬 间同时跃 迁到了具有
武汉 低维 材料 研究 院数 位 国家级 专 家经 过潜 心技 术攻 更高 能量 的轨道 ，这是量子关联 的例证 。
关 ，在石墨烯领 域取得了重大 突破 。其在 优化改进 了石墨 氧
电子问的关联通常 微弱到难 以观测 ，但某 些情况会导致
全新 电学性能的开拓和工程化铺平道路 。
■ Ｉ中国粉体工业 ２０１８ Ｎｏ．２
石墨烯作为一 种二维碳材料结 构，被称 为宇宙 中最薄 的
源自文库
常规情况下 ，电子在特 定轨道 围绕原 子核运动 ，就像行
材料 ，只有一 个或几个原子厚 度 ，具有优异 的电学 、力学 、 星围绕太 阳运 动。但新研究发现 ，电子可瞬间跃迁到更高 能
热学 、光 电子等性能 ，是材料 与物理领域研究 的重点。大规 的轨道。