Oamenii de știință sunt mai aproape ca oricând de a fi în stare să utilizeze grafenul ca supraconductor — pentru a conduce electricitatea cu zero rezistenţă — făcându-l util pentru dezvoltarea de gadgete energetic eficiente, îmbunătățirea cercetărilor medicale, modernizarea rețelelor energetice şi multe altele.
Cheia pentru noua abordare este încălzirea unui cristal de siliciu (SiC), el însuși un supraconductor, până în momentul când toți atomii de siliciu se vor evapora.
Aceasta lasă două straturi de grafen unul peste altul într-un mod în care, nu opun rezistenţă curentului electric.
O abordare similară cu două straturi a fost, de asemenea, utilizată cu succes pentru a transforma grafenul în supraconductor la începutul acestui an.
Vedeţi şi: Curgerea electronilor ca apa prin grafen lansează un nou val în fizică
Diferența aici este că, straturile nu trebuie să fie puse cu atenţie sub un unghi anumit unul peste celălalt, ceea ce ar trebui să faciliteze reproducerea lui la scară mare.
Din punct de vedere tehnic, oamenii de știință au descoperit o structură de bandă plată (en) unde electronii nu întâmpină rezistenţă, astfel încât aceştia pot circula liber, indiferent de nivelul lor energetic.
Cercetătorii au studiat şi mai înainte grafenul cu două straturi, deoarece este un semiconductor binecunoscut.
Dar de data aceasta, cercetătorii au semnalat ceva ce nu a fost observat anterior în straturi.
„Este o proprietate observată a unui sistem bine studiat”, spune unul dintre cercetători (en), Dmitri Marchenko, de la Institutul Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), Germania.
„Anterior nu se ştia că există o zonă plană în structura benzii într-un aşa sistem simplu binecunoscut”.
Oamenii de știință au stabilit că interacțiunea dintre straturile de grafen, precum şi efectele structurii carburei de siliciu, sunt ambele responsabile pentru crearea benzii plate.
Ei au folosit o tehnică specială, numită spectroscopia fotoemisă cu rezoluţie unghiulară sau ARPES ( angle-resolved photoemission spectroscopy), pentru a determina modul în care electronii se comportau la o rezoluţie foarte înaltă.
Acest lucru a fost posibil datorită acceleratorului de particule sincrotron BESSY II de la HZB.
O altă cerinţă pentru supraconductivitate este atingerea unui anumit nivel de energie cunoscut sub numele de nivelul energiei Fermi.
Cele două straturi de grafen ce au fost testate aici s-au apropiat suficient de mult, astfel încât cercetătorii cred că ele ar putea fi optimizate pentru a se potrivi relativ uşor.
Vedeţi şi: Fizicienii au găsit în grafen o posibilitate de a obţine energie curată nelimitată (data publicării: noiembrie 28, 2017)
„Noi putem prezice acest comportament cu foarte puţini parametri şi am putea folosi acest mecanism pentru a controla structura benzii”, spune un membru al echipei (en), Oliver Rader de la HZB.
Deşi, noi am văzut şi mai înainte că grafenul poate acționa ca un supraconductor, acest ultim studiu, însă, îl apropie mai mult ca niciodată de ceva ce va fi mai eficient şi va fi util în viaţa de zi cu zi.
Unele succese anterioare au fost obținute prin adăugarea de alte metale în grafen, dar aici tot lucrul el îl face de sine stătător.
Oamenii de știință spun că aceasta este o tehnică promițătoare de a face grafenul să funcționeze ca supraconductor şi la temperaturi mai ridicate, în comparație cu condițiile de temperatură ultra-scăzută observată în eforturile anterioare, care a fost şi scopul acestei cercetări.
Grafenul continuie să ne surprindă cu posibilitățile lui uimitoare: stratul de grafit de grosimea unui atom este ultra-subțire, dar mai dur decât diamantul şi mai puternic ca oțelul.
El are un potențial în orice, de la energia solară la purificarea apei.
În starea sa primară el deja este un excelent conductor de energie electrică, iar acum se pare că noi ne apropiem tot mai aproape de conductivitatea maximă — şi aceasta se datorează unor dintre cele mai avansate instrumente științifice pe care le avem.
Cercetarea a fost publicată în Science Advances.
Lasă un răspuns