美國和日本成功使用絕緣氮化硼層二維石墨烯實現(xiàn)了可控室溫超導

流經(jīng)電力線和計算機的電子不可避免地會遇到電阻，遇到電阻時就會損失一些能量，這些能量會以熱量的形式散失。這就是為什么筆記本電腦在使用太長時間后會變熱，同樣，任何攜帶能量的粒子在典型環(huán)境中流動時都會失去能量。不過，我們知道有超導體的存在，超導體只有在非常低的溫度下才能工作，也就是說當粒子形成稱為量子凝聚體對時才可以工作。

這導致了某些金屬（如鋁）中的超導性和電阻消失，以及液化氦中的超流體，這些超流體可以流動而不會耗散或損失能量?；谶@些量子凝聚態(tài)的超導材料，人們開發(fā)了許多應用，從無能量損耗的電力傳輸?shù)搅孔佑嬘嬎銠C等等。但是，已知的超導材料需要保持低溫，這通常是不切實際的。

為了實現(xiàn)室溫超導，科學家們首先需要更好地理解是什么驅動了量子凝聚體的形成。理論上，超導性是成對電子的結果。然而，在大多數(shù)材料中，配對很弱，兩個帶負電荷的粒子通常不想配對，而且強度是固定的。

但是美國和日本的科學家們《科學》雜志上發(fā)表了一篇新文章，描述了一種可調節(jié)的，基于石墨烯的平臺，在強磁場下使用相反電荷的電子和空穴可以輕易的形成量子粒子對。該團隊現(xiàn)在可以沿著一個連續(xù)對稱結構來改變這一配對的強度，這將幫助科學家研究關于量子凝聚體起源的理論，以及它們可能如何增加超導電性的溫度極限。

“基本理論很簡單?！币晃豢茖W家解釋說：“如果你能讓電子配對，它們就能成為超導體。無論電子之間的吸引力有多么弱，都會導致這些電子配對，形成的這種新粒子的行為類似于玻色子粒子，在足夠低的溫度下，它們可以進入集體狀態(tài)，在不受無序阻礙的物質中運動——這是任何單個電子都無法實現(xiàn)的特性。

這個最初由理論物理學家提出的總體想法，現(xiàn)在正由研究小組在石墨烯的原子薄片上實現(xiàn)。石墨烯是一種具有獨特性質的材料，他們多年來一直致力于利用這種材料。根據(jù)施加的電壓和磁場，石墨烯片可以由帶負電荷的電子或帶正電荷的空洞填充而成。當兩個這樣的薄片放在一起時，一個薄片上的電子會想與另一個帶相反電荷的空洞配對，形成玻色子對。在此基礎上，利用美國和日本科學家們開發(fā)的一種技術可以制造不同原子薄材料的分層堆疊，科學家們在石墨烯之間添加了絕緣氮化硼層。

這在一個石墨烯片上的電子和另一個石墨烯片上的空洞之間產(chǎn)生了物理距離，這也影響了相互作用的強度：“”更多的絕緣層產(chǎn)生了較弱的鍵，層數(shù)越少，越結實。通過改變分離層的厚度，我們可以直接、可調地控制相互作用強度?！闭撐牡牧硪晃恢饕髡弑硎尽?br />