你造嗎？含鈣石墨烯可呈現超導性能

材料牛注：石墨烯是具有蜂窩網絡狀的單原子碳層。石墨烯中的電子采取了特殊的電子組態，即狄拉克錐，他們表現得就像沒有質量一般，這讓他們得以用極快的速度傳輸，使石墨烯具有極其優異的導電性。這非常重要，由于石墨烯的電子流不具有質量和電阻，使得一個一種高速納米電子器件最終得以實現。

日本東北大學和東京大學的合作團隊藉由控制石墨烯層數，開發了一種在碳化硅上生長高質量石墨烯的方法。該團隊用此方法制造了雙層石墨烯，并在兩片石墨烯夾層中插入鈣原子（Ca），形成類似三明治的結構。他們采用微四點探針法測量導電性，并發現在4K（-269℃）時樣品的電阻急劇下降，顯現出超導的特性。

研究小組還發現，只含有雙層石墨烯以及嵌有鋰的雙層石墨烯樣品皆沒有超導特性，而含鈣的雙層石墨烯由于鈣原子的電子轉移到石墨烯層因而表示出了超導特性。制造超導石墨烯的成功將大大地影響到石墨烯的基礎及應用研究。目前還不清楚當無質量的狄拉克電子變成無電阻的超導時會發生什么。但根據最新研究結果，進一步的實驗和理論研究將有助于揭開超導石墨烯的神秘面紗。

在嵌入Ca的雙層石墨烯的研究中觀察到的超導轉變溫度（Tc）仍然相當低（4K）。這促使更深入地去探討如何提高Tc；例如，可用其他金屬取代Ca或是調整石墨烯層數。從應用角度看來，最新的結果為超高速超導納米電子器件的未來發展鋪平道路，例如集成電路上利用超導石墨烯制成的量子計算設備等。

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感謝材料人編輯部任丹丹提供素材。