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研究:摻水的石墨薄片在高溫下展現超導特性

(德國)萊比錫大學的研究者發現,在非常小的石墨薄片中摻入水,接著讓它乾燥,會產生一種行為非常像超導體的材料。這個團隊,由 Pablo Esquinazi 所領導,寫了一篇描述其過程與結果的論文,並將之發表在同儕審查的期刊 Advanced Materials 上。如果他們的發現證明為真,那麼這項發現無疑將顛覆電子產業。

超導體是一種在無電阻的情況下導電的材料,那意味著沒有能量的損耗;研究者們已花了許多年在尋找能在室溫下(需多材料在非常冷的溫度下都是超導體)運作的這類材料,但都沒有成功。因為碳原子獨特的晶格構造,這個領域的新近研究都聚焦在基於碳原子的物質上,例如石墨烯(graphene)、奈米碳管與石墨(graphite),但是到目前為止,沒人能夠找出一種方法,利用它們製作出在室溫下具有超導性的材料。

在這項新研究裡,該團隊是建構在先前的研究上,證明石墨在非常低溫下摻雜各種物質時,會變成超導體。他們納悶,如果他們能找到正確的摻雜物,是否能產生一種在更高溫度下具有超導性的材料。為了簡化的緣故,他們從純水開始。

他們將石墨粉末(由微小的薄片所構成)浸泡在水中一天。接著,他們將粉末濾出並讓它們在攝氏 100 度的烤箱中乾燥,然後將它們置於磁場( magnetized field)中再取出。他們發現這種材料仍被磁化,這暗示那是一種超導體。為了排除它們不過是鐵磁(ferromagnetic)的可能性,他們利用不同的磁性強度與溫度,將前述過程跑了好幾次,結果它們都像是一種超導體。顯然,下一步將會是把這些粉末放在一起,然後通電,看看它是否能在沒有阻礙的情況下傳導,不過他們這麼做會引起材料產生變化,導致超導特性的喪失,那當然意味著,沒人知道這種物質在室溫下是否真為一種超導體。

該團隊認為,其所發生的是,高濃度的電子在薄片相交界處(flakes interface)形成,而添加的水不知怎地,導致它們鍵結。所產生的材料,若真具超導性,那也一定只出現在其表面,那可能意味著,我們得重新思考,電如何利用這樣的材料來傳輸。無論如何,這項研究一定會透過同儕審查的程序澈底審查,且假如其他人也發現相同特性,那麼將會進行新的研究,看看是否有方法能將這些薄片編在一起以創造出某種導線,那能用來測試此德國團隊所發現東西,是否真的是一種室溫超導材料。

※ 那或許只是「碳磁性」?

資料來源:Researchers find water doped graphite flakes exhibit superconductive properties at high temperature. phys.org [September 19, 2012]

轉載自 only perception


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