超導(dǎo)體的永無止境的電流可以為儲能和超高效的電力傳輸和發(fā)電提供新的選擇。但超導(dǎo)體的標(biāo)志性零電阻僅在某一臨界溫度以下達(dá)到并且實現(xiàn)起來非常昂貴。物理學(xué)家認(rèn)為，他們已經(jīng)找到了一種方法來操縱超薄晶圓狀超導(dǎo)體單層，從而改變材料的性質(zhì)，為未來的器件創(chuàng)造新的人造材料。

超導(dǎo)體的永無止境的電流可以為能量存儲和超高效的電力傳輸和發(fā)電提供新的選擇，僅舉幾個好處。但超導(dǎo)體的標(biāo)志性零電阻僅在低于某一臨界溫度，低于冰點(diǎn)數(shù)百攝氏度時達(dá)到，并且實現(xiàn)起來非常昂貴。

來自塞爾維亞貝爾格萊德大學(xué)的物理學(xué)家認(rèn)為，他們已經(jīng)找到了一種方法來操縱超薄晶圓狀單層超導(dǎo)體，例如石墨烯，單層碳，從而改變材料的性質(zhì)，為未來的器件創(chuàng)造新的人造材料。該小組的理論計算和實驗方法的研究結(jié)果發(fā)表在AIP出版社的應(yīng)用物理學(xué)雜志上。

“拉伸雙軸應(yīng)變的應(yīng)用導(dǎo)致臨界溫度的升高，這意味著在應(yīng)變下實現(xiàn)高溫超導(dǎo)性變得更容易，”該研究的第一作者貝爾格萊德大學(xué)LEX實驗室的作者Vladan Celebonovic說。

該團(tuán)隊研究了當(dāng)不同類型的力在材料上施加“應(yīng)變”時，低維材料(例如鋰摻雜石墨烯)中的導(dǎo)電性如何變化。應(yīng)變工程已被用于微調(diào)體積較大的材料的性能，但將應(yīng)變應(yīng)用于只有一個原子厚度的低維材料的優(yōu)點(diǎn)是它們可以承受大的應(yīng)變而不會斷裂。

電導(dǎo)率取決于電子的運(yùn)動，盡管需要七個月的努力才能準(zhǔn)確地推導(dǎo)出數(shù)學(xué)來描述Hubbard模型中的這種運(yùn)動，但團(tuán)隊最終能夠從理論上檢驗電子振動和傳輸。這些模型以及計算方法揭示了應(yīng)變?nèi)绾我霌诫s石墨烯和二硼化鎂單層的關(guān)鍵變化。

“將低維材料置于應(yīng)變之下會改變所有材料參數(shù)的值;這意味著可以根據(jù)我們對各種應(yīng)用的需求設(shè)計材料，”Celebonovic說，他解釋說將應(yīng)變的操縱與石墨烯的化學(xué)適應(yīng)性為大量潛在的新材料提供了潛力。鑒于石墨烯的高彈性，強(qiáng)度和光學(xué)透明性，適用性可能很大 - 考慮靈活的電子和光電器件。

更進(jìn)一步，Celebonovic及其同事測試了兩種不同的應(yīng)變工程薄石墨烯單層方法如何影響2D材料的晶格結(jié)構(gòu)和電導(dǎo)率。對于液相“剝落的”石墨烯片，研究小組發(fā)現(xiàn)，拉伸應(yīng)變拉開了單個薄片，從而增加了阻力，這種特性可用于制造傳感器，如觸摸屏和電子皮膚，這是一種薄的電子材料，模仿人體皮膚的功能。

“在微機(jī)械剝落石墨烯樣品的原子力顯微鏡研究中，我們發(fā)現(xiàn)石墨烯中產(chǎn)生的溝槽可能是一個很好的平臺，以研究由于應(yīng)變導(dǎo)致的石墨烯電導(dǎo)率的局部變化。這些結(jié)果可能與我們的理論預(yù)測有關(guān)。應(yīng)變對一維系統(tǒng)中電導(dǎo)率的影響，“該論文的另一位作者，來自貝爾格萊德大學(xué)石墨烯實驗室的Jelena Pesic說。

盡管該團(tuán)隊預(yù)見到通過實驗從本文中實現(xiàn)理論計算的許多挑戰(zhàn)，但他們很高興他們的工作很快就會“徹底改變納米技術(shù)領(lǐng)域”。