گرافن می‌تواند همان ابررسانای رؤیایی دانشمندان باشد

اسفند, ۱۳۹۶ بدون نظر علم و دانش

گرافن می‌تواند همان ابررسانای رؤیایی دانشمندان باشد

گرافن که مدت‌زمان کوتاهی است توجه دانشمندان را به خود جلب کرده، این بار خواص ابررسانایی خود را به نمایش گذاشته است.

دانشمندان طی یک مطالعه‌ی جدید به بررسی گرافن به‌عنوان یک ماده‌ی ابر رسانا در حالت طبیعی پرداختند. آن‌ها به این نتیجه رسیدند که دو لایه‌ی بالایی گرافن چنانچه در حالت زاویه‌ی جادویی نسبت به هم قرار بگیرند، می‌توانند الکترون‌ها را بدون هیچ گونه مقاومتی هدایت کنند.

جالب است که این نتیجه‌گیری به‌صورت کاملا تصادفی و باورنکردنی به‌ دست آمده است. پژوهشگران در حال کشف خواص گرافن در حالت زاویه‌ی جادویی (۱.۱ درجه) بودند. پیش از این نظریه‌هایی پیش‌بینی کرده بودند که قرارگیری اتم‌های موجود در لایه‌های مواد دوبعدی در زاویه‌ی ۱.۱ درجه باعث می‌شود الکترون‌ها رفتارهای جذابی از خود نشان دهند. با این حال آن‌ها انتظار مشاهده‌ی این رفتار را نداشتند.

لایه های گرافن

پس از آن که پژوهشگران با استفاده از یک میدان الکتریکی، دو ورقه‌ی گرافنی را به یک ابررسانا تبدیل کردند، با انجام آزمایش‌های دیگر برای مشاهده‌ی دیگر خواص به کار خود ادامه دادند. پابلو جاریلو- هرو از فیزیکدان‌های دانشگاه MIT، در مصاحبه‌ای با ژورنال Nature گفت:

ما این اثر را در دستگاه‌های مختلف مشاهده و با همکاران خود اندازه‌گیری کردیم. از این‌رو به یافته‌ی خود کاملا اطمینان داریم.

دانشمندان پیش از این در خصوص قابلیت‌های رسانایی باورنکردنی گرافن اطلاعاتی به دست آورده بودند. یک نمونه‌ی آن مطالعه‌ی سال گذشته بود که طی یک بررسی مشاهده کردند با تقویت گرافن با اتم‌های کلسیم می‌توان خاصیت ابررسانایی را در آن مشاهده کرد. با این حال، این نخستین بار است که خاصیت ابررسانایی در گرافن بدون هیچ گونه تغییری در ساختار آن مشاهده شده است.

فیزیکدان‌ها نه‌تنها به ابررسانایی گرافن دست پیدا کردند؛ بلکه این احتمال را مطرح کردند که ابررسانایی گرافن می‌تواند از نوع بی‌نظیر و فوق‌العاده قدرتمند موج پی باشد. البته هنوز تا تأیید کامل این احتمال زمان لازم است؛ با این حال زمینه‌ی یک فرصت جالب مطالعاتی خواهد بود.

از دیگر نتایج این کشف که به‌صورت دو مقاله در Nature منتشر شده، این است که می‌توان ابررساناها را در مسیری توسعه داد تا در دمای اتاق هم کارآیی لازم را داشته باشند. اکثر ابررساناها تنها در دمای نزدیک به صفر مطلق کار می‌کنند. در واقع، بیشترین دمایی که ابررساناها قادر به تحمل آن هستند، حدود ۱۴۰- درجه‌ی سانتی‌گراد است. این محدودیت دمایی باعث شده است که استفاده از ابررساناها در مقیاس‌های بزرگ قابل استفاده نباشد؛ ضمن این که دستیابی به این شرایط دشوار و گران‌قیمت خواهد بود.

قابل استفاده بودن ابررساناها در دمای اتاق می‌تواند آن‌ها را در فناوری‌های پزشکی و شبکه‌های برق کارآمدتر کند. اکنون تولید و استفاده از گرافن در مقیاس‌های بزرگ‌تر ممکن شده است. در حال حاضر این مطالعات تنها به کشف قابلیت‌های ابررسانایی گرافن در حالت خالص پرداخته‌اند؛ هر چند دیگر توانایی‌های این ماده‌ی فوق‌العاده هم می‌تواند شگفت‌انگیز باشد.

منبع futurism