美國麻省理工學院(mit)物理學家們按照特定順序將堆積的5層超薄膜石墨烯碎片分離出來,將石墨或鉛筆芯做成了黃金材料。通過調整這些材料,可以表現出天然石墨中所沒有的3個重要特性。這項研究發表在《自然納米技術》號。
mit研究組以正確的順序將石墨的5層堆積起來,發現了石墨的獨特性質。這些五層菱形堆積石墨烯可以顯示絕緣、磁性或拓撲的特性,這意味著在材料物理學中革命性的納米顯微鏡技術的重要發現。
石墨由碳組成,而石墨烯由單一碳原子排列成六角形。石墨烯在20年前分離后一直是研究的焦點。此前,研究人員發現,將石墨板堆起來,以細微的角度扭曲,可以賦予材料從超導到磁性等新的特性。
另外,還發現了按照一定順序排列的5層石墨烯表現出在材料內部移動的電子之間通信的電子結合現象的“魔力”等特性,在電子領域可以被稱為“黃金材料”。研究組噴射的材料是5層菱形層石墨烯,厚度只有10億分之數米。分離這種材料的關鍵是散射型近距離掃描光學顯微鏡,它能快速且相對低廉地確定材料的各種重要特性。
團隊將電極連接到一個由氮化硼“面包”組成的小三明治結構上,用其他電壓調節了系統。結果,他們發現了三種不同電子數的變化,這些物質可能是絕緣物質、磁性物質和位相力學物質。
根據研究人員的解釋,從本質上講,拓撲材料允許電子在材料的邊緣不受阻礙地運動,但不能從中間穿過。電子沿著材料邊緣的“高速公路”向一個方向前進,這條高速公路被材料中心的中央線隔開。因此,相位幾何材料的邊緣是完美的導體,中心是絕緣體。
這一成果為研究強相關、拓撲物理等新領域開辟了道路。
信息化時代的摩天大樓雖然建在硅等非常常見的元素上,但再華麗的大廈也會受到地基的制約。信息化時代發展到什么程度,我們就切實需要新的要素來建造新的大廈。根據本文,將單一石墨烯堆疊起來,材料就具有神奇的性能。碳比硅更常見,將成為未來信息技術的媒介。碳材料可以做任何事情。最堅硬、最軟、絕緣體、半導體、超導體、絕熱、超導、吸光、完全透光……但要想挖掘碳的潛力,必須依靠數十年的實驗和研究開發的積累。表面上看是最奇特,最普通的植物,但不容易形成。
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