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Graphen wird zum Supraleiter

31.03.2014

Laut einem in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlichten Artikel haben amerikanische Physiker entdeckt, dass Graphen in supraleitende Materie umgewandelt werden kann, indem sie die Eigenschaften von „Sandwiches“ aus einatomigen Schichten aus Kohlenstoff und Kalzium untersuchten.

"Mit einer neuen Technik konnten wir erstmals zeigen, wie sich die Elektronen in den Graphenschichten in diesem "Sandwich" zu Cooper-Paaren verbinden, was für Supraleitung sorgt, und auch die Rolle von Kalziumschichten aufdecken. Jetzt können wir das sagen." Wir verstehen die Supraleitung in diesem Material vollständig“, sagte Jonathan Sobota von der Stanford University (USA).

Sobota und seine Kollegen sagen, sie hätten das Geheimnis der Supraleitung von Graphen enträtselt und Wege gefunden, es in die Praxis umzusetzen, indem sie die Struktur eines „Sandwichs“ aus Graphen und ultradünnen Kalziumschichten mit dem SSRL-Synchrotron-Emitter am SLAC National Accelerator Laboratory in Stanford untersuchten .

Wie die Autoren des Artikels anmerken, ist Physikern auf der ganzen Welt seit etwa 10 Jahren bewusst, dass „Sandwiches“ aus Graphen und Kalzium supraleitende Eigenschaften haben. In den letzten Jahren haben Wissenschaftler versucht, diese Eigenschaft in „reinem“ Graphen und anderen Materialien zu replizieren, sind jedoch aufgrund eines mangelnden Verständnisses darüber, wie diese Supraleitung zustande kommt, gescheitert.

Sobotas Gruppe löste dieses Problem, indem sie Stücke von Graphit- und Kalziumplatten röntgen, was ihnen half zu verstehen, wie sich Elektronen innerhalb des Sandwichs bewegen und wie die sogenannten "Cooper-Paare", die für Supraleitung sorgen, gebildet werden.

Den Forschern zufolge spielt Graphen eine führende Rolle bei der Bildung dieser Paare, während Kalzium eine unterstützende Rolle spielt. Wissenschaftler behaupten, dass die von ihnen gesammelten Daten dazu beitragen werden, in naher Zukunft supraleitendes Graphen herzustellen, das die Entwicklung ultraschneller Transistoren und darauf basierender Quantencomputergeräte ermöglichen wird.

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unsichtbares Material 13.12.2020

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Das neue Material besteht aus „Pixeln“, die thermochrome Flüssigkristalle enthalten, die ihre Farbe ändern können. Das Material reagiert auch auf die Umgebungstemperatur – es kann sich abkühlen oder aufheizen, um sich vor Wärmebildkameras zu „verstecken“.

Im Experiment demonstrierte das Forscherteam die Arbeit der „Haut“ anhand eines auf die Hand geklebten Pflasters. Die Hand wurde auf verschiedene Hintergründe gelegt und unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt. Auf einem blauen Hintergrund beispielsweise nimmt das Material auch eine blaue Farbe an.

Trotz dieser beeindruckenden Leistung hat das Forschungsteam noch viel zu tun. Die Forscher wollen, dass die Technologie selbstständig auf die Umgebungsfarbe reagiert und sich entsprechend verändert. Derzeit werden die Daten zum Farbwechsel manuell über ein Programm eingegeben, aber das Team steht bereits kurz vor einer Entscheidung.

In naher Zukunft wollen die Forscher die Wirkungsweise größerer "Haut"-Flecken demonstrieren. Wissenschaftler entwickeln auch effizientere Stromversorgungen, die es dem Militär ermöglichen, die Tarntechnologie in extremen Umgebungen wie der Arktis oder der Wüste einzusetzen.

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