物理学家发现碳纳米管成为超导体的温度

时间：2021-07-17 12:52:16 来源：

这是优化之前和之后的几何结构'在管中的碳链。

来自乌拉尔联邦大学（URFU）的科学家与洛蒙索洛夫莫斯科国立大学的同事一起发现了计算单壁碳纳米管成为超导体的温度的数学方法，并开发了一种增加它的方法，从而打开了超导材料应用的新前景。这项工作发表于碳杂志。

超导是高科技的基础。在没有电阻的情况下，能够充分发电而没有任何功率损耗的材料用于回旋正常，磁力列车，电源线和超敏感磁力计（用于测量地球磁场的装置）。尽管如此，具有超导性的主要问题是它在略高于绝对零（-273c）的温度下表示。°如果材料在-70℃约为°-70℃，则它旨在记录。所有材料中的领导物是在令人难以置信的压力下冷冻的硫化氢 - 它在-70℃下成为超导体。°

“室温超导是人类的梦想。例如，您的手机不需要再充电，电力可以永远奔跑，“乌拉尔联邦大学的博士和工作共同作者的博士志浩博士说。

碳形成平坦的碳的能力，一个原子厚石墨烯片（单独的石墨层）一直吸引了科学家的注意力很长时间。如果我们滚动这样的纸以制作管，我们将获得另一个有趣的结构 - 一个单壁碳纳米管（SWCNT）。这些结构具有高度拉伸，折射光以不寻常的方式，并且可以在许多区域中用于来自电子到生物医学的区域。插入在这种管的壁中的原子可以改变它们的性质，包括电导率。它可以取决于形成碳层的六边形的取向，在管的填充物上，或另外插入的其他元素的原子。

正在主动研究单壁碳纳米管作为前瞻性超导体。然而，它们的直径仅等于4埃（纳米的四十分之一），因此它们接近1D材料。在接近绝对零的温度下，所谓的Cooper对电子形成在其中。在缺乏曲率的情况下，它可以防止组合成对的形成，并且没有观察到超导性。

“我们的任务是改变1D结构，以提高超导转型的温度”urfu研究所的科学研究实验室的评论Anatoly Zatsepin。“事实证明，如果你堆起来，Cooper对稳定，并且形成超导体。”尽管如此，即使这些桩也需要相当低的温度来表现出超导性能 - 高于绝对零的15度。

物理学家也发现了这个问题的解决方案。它们在SWCNTS内添加了一个原子宽碳素“电线”。链本身不会与管子的原子形成键，但它使管改变其自身的几何形状和弯曲。

当URFU的团队改变了内部碳链的形状，直接转向Zigzag样，他们设法将超导转变的温度提高45度。为了达到最佳效果，在数学上计算了曲折的角度，并且预测被证明是正确的。

“世界上没有人可以从2001年成功计算单壁碳纳米管的超导转变温度。但是我们今年就成了它。然后基于我们的新方法，我们在碳纳米管内插入碳链以研究超导性“加入智浩博士”。

出版物：C.H.WONG等，“超薄碳纳米管中的超导电性和Carbyne-Nanotube复合材料：AB-Initio方法，“碳，2017; DOI：10.1016 / J.Carbon.2017.09.077

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