Lithiový "doping" změní grafen na supravodič

Lithiový “doping” změní grafen na supravodič

Datum 06.01.2016

Vědci z Kanady a Evropy zveřejnili výsledky ukazující, že “výzdoba” grafenových vzorků lithiem může změnit chování elektronů procházejících přes něj a změní tento slibný materiál budoucnosti v supravodič. Je to vlastnost, která byla nejprve předpovězena superpočítači a nyní potvrzena prostřednictvím fyzikálního experimentu. Je to průlom, který by mohl znamenat novou éru elektroniky na bázi grafenu – i když to ještě nějakou dobu potrvá.

Vědci v roce 2012 pomocí počítačových modelů předpověděli, že by grafen mohl vstoupit do supravodivého stavu, pokud by byl posetý atomy lithia. Tyto atomy změní celkové rozdělení elektronů, darují molekule grafenu některé zvláštnosti elektronové distribuce zvané fonon (ne foton!). Tyto fonony vážou proudící elektrony dohromady do tzv. Cooperových párů, které se pohybují dohromady přes supravodič bez jakékoliv energie ztracené odporem.

Vše se musí dít za velmi nízkých teplot. “Výzdoba” grafenu lithiovými atomy se odehrává při pouhých 8K, nebo -265,15 ° C. Jejich naměřená teplota přechodu na supravodivý grafen byla ještě nižší: 5.9K, nebo -267,25 ° C. Velký problém supravodičů je, že pro správnou funkci vyžadují chlazení na úrovní “kryogenní” teploty, což znamená, že z ekonomického hlediska nemůžeme vytvořit velké množství supravodičů pro rozsáhlé projekty, např. distribuční soustavy.

CMOS čip od IBM na bázi grafenu.

Nicméně, někteří vědci věří, že uhlík, a zejména uhlík ve formě grafenu, má dobré vyhlídky stát se (relativně) vysokoteplotním supravodičem. Jeden zajímavý aspekt tohoto výzkumu je skutečnost, že, jak již bylo uvedeno, supravodivá vlastnost byla předpovězena pomocí počítačového modelu elektroniky na bázi grafenu. Pokud testy s grafenem, jako je tento můžou upřesnit atomové simulace, pak tyto simulace mohou být schopny předpovídat i složitější nebo méně pravděpodobné molekuly s ještě působivějšími vlastnostmi.
Samozřejmě, že přednosti grafenu se nedá využít pro výrobu dlouhých drátů, ale spíše ty malé, které se používají v počítačových tranzistorech. Supravodivý grafenový procesor nebude mít namačkány tranzistory mnohem těsněji než křemík, ale bude produkovat velmi málo tepla, což umožní ještě větší nárůst jeho velikosti a hustoty. Jako většina možných průlomových objevů na poli supravodičů, tyto vlastnosti grafenu mají potenciál změnit svět.