石墨烯,带你看懂石墨烯的超导性。
科技袁人袁岚峰。
你可能听说过,世界上有一样东西叫做"石墨烯"。学过初中化学的人,应该都知道石墨的结构,它是一种碳的单质,由一层层的平面层叠而成。石墨烯就是单层的石墨,听起来很容易理解是吧。但是在很长的时间里,人们并没有制备出石墨烯,只有石墨。直到2004年,才有两位科学家Geim和Novoselov,他们用一种神奇的办法,制备出了石墨烯。

什么办法?我知道,用胶带撕。说得对,就这样,他们用胶带撕出了一个诺贝尔奖,他们得到了2010年的诺贝尔物理学奖。然后,有了石墨烯之后,大家就发现,石墨烯有许多优秀的性质,比如强度比钢铁还高,导电性比铜还好。

超导是什么?超导就是电阻为零,一般的物体都有电阻,电流会导致发热,这就会损失能量。但在超导体中,电能不会转化成热能,所以电流可以无限地持续下去。想想看,如果导线都不损失能量了,世界会发生多大的改变?
目前,所有已知的物质在室温下都是不超导。只是有些物质,在温度降到一定程度的时候,电阻会从有限值突然降成零,变成超导体,这是一个突变",不是渐变。这个突变的温度叫做超导转变温度,是超导研究中大家最关心的一个量。

一个有趣的事实是,人们还无法预测哪些物质会超导。许多导电性很好的物质,是不会变成超导体的。例如铜和银,在室温下电阻就很低。但你无论把它的温度降到多低,也从来没有看到它的电阻变成零。

而是一些在室温下导电性不太好的物质,比如说水银1也就是汞Tb,在低温下可以变成超导体。目前最高的超导转变温度是多少?是零下135摄氏度。在常压下,它对应的物质是某种铜氧化物。石墨烯,