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首个石墨烯超导量子干涉装置面世

科技(keji)日报北京11月6日电 (记者刘霞)瑞士科学家在最新一期《自然·纳米技术》杂志上发表论文称,他(ta)们(men)利用石墨烯,制造出了首个超导量子干涉装置,用于演示超导准粒子的(de)干涉。最新研究有望促进量子技术的(de)发展,也为超导研究开辟了新的(de)可能性。

2004年石墨烯横空出世,自此引发广泛关注并获得大力发展。石墨烯是(shi)目前已知最薄、强度最高、导电导热性能最好(hao)的(de)新型纳米材料。随着研究的(de)不断深入,其更多特性也一一浮出水面。

双层扭转石墨烯——两个原子层相对(dui)于彼此稍微有所扭转是(shi)近几年的(de)研究重点。一年前,苏黎世联邦理工学院固态物理实验室的(de)克劳斯·恩斯林团队(tuandui)(dui)证明,扭转双层石墨烯可用于制造超导设(she)备的(de)基本组成部分约瑟夫森结。

在最新研究中,恩斯林科研团队(tuandui)(dui)利用扭曲石墨烯,制造出了首个超导量子干涉装置(SQUID),用于演示超导准粒子的(de)干涉。传统SQUID正广泛应用于医学、地质学和考古学等领域,其灵敏的(de)传感器能够测量磁场的(de)微小变化,但其只与超导材料一起工作,因此在工作时需要使用液氦或氮气进行冷却。

新研制的(de)石墨烯SQUID的(de)灵敏度并不优于传统铝制SQUID,且也必须冷却至绝对(dui)零度之上2℃,“但最新研究大大拓宽了石墨烯的(de)应用范围,此前我(wo)们(men)已经证明石墨烯可用于制造单电子晶体管,现在又增加了超导设(she)备。”恩斯林指出,“在量子技术中,SQUID可以容纳量子比特,因此可用作执行量子操作的(de)元件。此外,通常情况下,晶体管由硅制成,SQUID由铝制成,不同材料需要不同加工技术,但现在它(ta)们(men)都可由石墨烯制成。”

恩斯林补充道,石墨烯内存在不同的(de)超导相,但还没有一个理论模型来解释它(ta)们(men)。最新成果也将为超导研究带来新的(de)可能性,有了这些组件,也许能更好(hao)地理解石墨烯中的(de)超导性是(shi)如何产生的(de)。

总编辑圈点

石墨烯具备一系列卓越的(de)性能:你(ni)能想象到的(de)最薄的(de)材料、比表面积最大的(de)材料、目前已知最坚固的(de)材料、延展性和柔韧性最强的(de)晶体、导热性也打破已有纪录。自问世以来,石墨烯吸引了材料领域科学家的(de)极大关注,新的(de)研发成果层出不穷。但不得不说,石墨烯问世的(de)时间(shijian)并不算长,石墨烯的(de)量产制备和产业应用仍在探索之中。这也是(shi)为什么,我(wo)们(men)虽然可以在市场上“偶遇”一些石墨烯产品(chanpin),但并不常见。当然,这些都难以掩盖石墨烯的(de)巨大应用潜能,我(wo)们(men)仍需多给它(ta)一些时间(shijian)。(科技(keji)日报) 【编辑:张子怡】

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