မကြာသေးမီက မြေပြင်မှ လေ့လာမှုသည် နောက်ဆုံးတွင် ချွေတာပြီး လက်တွေ့ကျသော စူပါကွန်ဒတ်တာများ တီထွင်ထုတ်လုပ်နိုင်ရေးအတွက် ရေရှည်ဖြစ်နိုင်ခြေရှိသော ပစ္စည်း graphene ၏ ထူးခြားသောဂုဏ်သတ္တိများကို ပြသခဲ့သည်။
A စူပါ ပို့ဆောင်ခြင်း (သို့) ပို့ဆောင်နိုင်သော အရာဖြစ်သည်၊ လျှပ်စစ်မီး ခုခံခြင်းမရှိဘဲ။ ဤခုခံမှုကို ဆုံးရှုံးမှုအချို့အဖြစ် သတ်မှတ်သည်။ စွမ်းအင်ကို ဖြစ်စဉ်အတွင်း ဖြစ်ပေါ်သည်။ ထို့ကြောင့် မည်သည့်ပစ္စည်းမဆို လျှပ်စစ်ဓာတ်ကို ဆောင်နိုင်သောအခါတွင် superconductive ဖြစ်သွားသည်၊အပူအအေး' သို့မဟုတ် အပူ၊ အသံ သို့မဟုတ် အခြားသော စွမ်းအင်ပုံစံမှ မထုတ်လွှတ်ဘဲ အခြေအနေ။ စူပါကွန်ဒတ်တာများသည် 100 ရာခိုင်နှုန်း ထိရောက်သော်လည်း ပစ္စည်းအများစုသည် အလွန်နိမ့်ပါးရန် လိုအပ်ပါသည်။ စွမ်းအင်ကို superconductive ဖြစ်လာစေရန်အတွက်၊ ဆိုလိုသည်မှာ ၎င်းတို့သည် အလွန်အေးရန် လိုအပ်သည်။ စူပါကွန်ဒတ်တာအများစုသည် အပူချိန် -270 ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်ခန့်အထိ ဟီလီယမ်အရည်ဖြင့် အအေးခံရန်လိုအပ်သည်။ ထို့ကြောင့် မည်သည့် superconducting application ကိုမဆို ယေဘုယျအားဖြင့် active သို့မဟုတ် passive cryogenic/low temperature cooling အမျိုးအစားအချို့နှင့် တွဲထားသည်။ ဤအအေးပေးသည့်လုပ်ငန်းစဉ်သည် သူ့ဘာသာသူအတွက် အလွန်အကျွံ စွမ်းအင်လိုအပ်ပြီး ဟီလီယမ်အရည်သည် အလွန်စျေးကြီးရုံသာမက ပြန်လည်သက်တမ်းမတိုးနိုင်ပါ။ ထို့ကြောင့်၊ သမားရိုးကျ သို့မဟုတ် "နိမ့်သောအပူချိန်" စူပါကွန်ဒတ်တာအများစုသည် ထိရောက်မှုမရှိ၊ ၎င်းတို့၏ ကန့်သတ်ချက်များရှိသည်၊ ကြီးမားသောအသုံးပြုမှုများအတွက် စျေးကြီးပြီး လက်တွေ့မကျနိုင်ပါ။
အပူချိန်မြင့် စူပါကွန်ဒတ်တာများ
-1980 ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်တွင် စူပါလျှပ်ကူးနိုင်သော ကြေးနီအောက်ဆိုဒ်ဒြပ်ပေါင်းကို တွေ့ရှိသောအခါ 238 ခုနှစ်များအလယ်ပိုင်းတွင် စူပါလျှပ်ကူးကိရိယာနယ်ပယ်သည် သိသိသာသာ ခုန်တက်လာခဲ့သည်။ ၎င်းသည် အေးနေသေးသော်လည်း ဟီလီယမ်အရည်၏ အပူချိန်ထက် များစွာ ပိုပူသည်။ ၎င်းကို HTC မှရှာဖွေတွေ့ရှိခဲ့သမျှ "အပူချိန်မြင့်စူပါကွန်ဒတ်တာ" (HTC) ဟုခေါ်တွင်သော်လည်း ၎င်း၏ "မြင့်မားသော" နှိုင်းရသဘောဖြင့်သာ နိုဘယ်လ်ဆုကို ရရှိခဲ့သည်။ ထို့ကြောင့်၊ နောက်ဆုံးတွင် ၎င်းတို့သည် အလုပ်လုပ်နိုင်သော စူပါကွန်ဒတ်တာများကို ရှာဖွေရန် အာရုံစူးစိုက်နိုင်စေရန် သိပ္ပံပညာရှင်များထံ အာရုံစူးစိုက်နိုင်စေရန်အတွက် နိုက်ထရိုဂျင်အရည် (-196°C) နှင့် ၎င်းသည် များစွာရရှိနိုင်ပြီး စျေးသက်သာသည်ဟု ဆိုကြပါစို့။ မြင့်မားသော အပူချိန် စူပါကွန်ဒတ်တာများသည် အလွန်မြင့်မားသော သံလိုက်စက်ကွင်းများ လိုအပ်သည့် အပလီကေးရှင်းများ ရှိသည်။ ၎င်းတို့၏ အပူချိန်နိမ့်သော အစိတ်အပိုင်းများသည် တက်စလာ ၂၃ ခုခန့်တွင် အလုပ်မလုပ်တော့ဘဲ (တက်စလာသည် သံလိုက်စက်ကွင်း ခွန်အားယူနစ်တစ်ခု) ဖြစ်သောကြောင့် ပိုမိုအားကောင်းသော သံလိုက်များကို ပြုလုပ်ရန် အသုံးမပြုနိုင်ပါ။ သို့သော် အပူချိန်မြင့်သော စူပါလျှပ်ကူးပစ္စည်းများသည် ထိုနယ်ပယ်ထက် နှစ်ဆပို၍ အလုပ်လုပ်နိုင်ပြီး ပိုများနိုင်သည်။ စူပါကွန်ဒတ်တာများသည် ကြီးမားသော သံလိုက်စက်ကွင်းများကို ထုတ်ပေးသောကြောင့် ၎င်းတို့သည် စကင်နာများနှင့် လေလွင့်ရထားများတွင် မရှိမဖြစ်လိုအပ်သော အစိတ်အပိုင်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ ယနေ့ခေတ် MRI (သံလိုက်ဓာတ်မှန်ရိုက်ခြင်း) သည် ခန္ဓာကိုယ်အတွင်းရှိ ပစ္စည်းများ၊ ရောဂါများနှင့် ရှုပ်ထွေးသော မော်လီကျူးများကို ကြည့်ရှုလေ့လာရန် ဤအရည်အသွေးကို အသုံးပြုသည့် နည်းပညာတစ်ခုဖြစ်သည်။ အခြားအပလီကေးရှင်းများတွင် စွမ်းအင်သက်သာသော ဓာတ်အားလိုင်းများထားရှိခြင်းဖြင့် လျှပ်စစ်ဓာတ်အားသိုလှောင်မှုတွင် ဂရစ်စကေးများ (ဥပမာ၊ စူပါကွန်ဒတ်ကြိုးများသည် အရွယ်အစားတူ ကူပါဝါယာကြိုးများထက် 23 ဆ ပိုမိုပါဝါပေးနိုင်သည်)၊ လေအားလျှပ်စစ်ဓာတ်အားပေးစက်များနှင့် စူပါကွန်ပြူတာများလည်း ပါဝင်သည်။ သိုလှောင်နိုင်စွမ်းရှိသည့် စက်ပစ္စည်းများ၊ နှစ်သန်းပေါင်းများစွာကြာအောင် စွမ်းအင်ကို စူပါကွန်ဒတ်တာများဖြင့် ဖန်တီးနိုင်သည်။
လက်ရှိ အပူချိန်မြင့်သော စူပါကွန်ဒတ်တာများတွင် ၎င်းတို့၏ ကိုယ်ပိုင် ကန့်သတ်ချက်များနှင့် စိန်ခေါ်မှုများရှိသည်။ အအေးခံကိရိယာလိုအပ်ခြင်းကြောင့် အလွန်စျေးကြီးသည့်အပြင်၊ အဆိုပါစူပါကွန်ဒတ်တာများသည် ကြွပ်ဆတ်သောပစ္စည်းများဖြင့် ပြုလုပ်ထားသောကြောင့် ပုံသဏ္ဍာန်မလွယ်ကူသောကြောင့် လျှပ်စစ်ဝါယာကြိုးများပြုလုပ်ရာတွင် အသုံးမပြုနိုင်ပေ။ ပစ္စည်းသည် အချို့သောပတ်ဝန်းကျင်များတွင် ဓာတုဗေဒအရ မတည်မငြိမ်ဖြစ်နိုင်ပြီး လေထုနှင့် ရေမှ အညစ်အကြေးများကို အလွန်အမင်း ထိလွယ်ရှလွယ်ဖြစ်နိုင်သောကြောင့် ၎င်းကို ယေဘူယျအားဖြင့် ဖုံးအုပ်ထားရန် လိုအပ်ပါသည်။ ထို့နောက်တွင် superconducting ပစ္စည်းများသယ်ဆောင်နိုင်သော အမြင့်ဆုံးလျှပ်စီးကြောင်းတစ်ခုသာရှိမည်ဖြစ်ပြီး အရေးကြီးသောလက်ရှိသိပ်သည်းဆထက်တွင်၊ superconductivity သည် လက်ရှိအားကန့်သတ်ချက်ကို ဖြိုခွဲသည်။ ကြီးမားသောကုန်ကျစရိတ်များနှင့် လက်တွေ့မကျမှုများသည် အထူးသဖြင့် ဖွံ့ဖြိုးဆဲနိုင်ငံများတွင် ကောင်းမွန်သောစူပါကွန်ဒတ်တာများအသုံးပြုမှုကို အဟန့်အတားဖြစ်စေပါသည်။ အင်ဂျင်နီယာများသည် ၎င်းတို့၏ စိတ်ကူးစိတ်သန်းတွင် ပျော့ပြောင်း၍ ပျော့ပြောင်းနိုင်သော ဖာရိုသံလိုက် စူပါကွန်ဒတ်တာ (သို့) လက်ရှိ နှင့် သံလိုက်စက်ကွင်းများကို အသုံးချနိုင်သော အညစ်အကြေးများကို မစုပ်ယူနိုင်သော ပျော့ပျောင်းသော သံလိုက်ဓာတ်အား အမှန်တကယ် လိုချင်ပါသည်။ တောင်းစရာတွေများလွန်းတယ်။
Graphene ဖြစ်နိုင်တယ်။
အောင်မြင်သော superconductor ၏ဗဟိုစံသတ်မှတ်ချက်မှာ မြင့်မားသောအပူချိန်ကိုရှာဖွေခြင်းဖြစ်သည်။ စူပါကွန်ကူးတိုr၊ အကောင်းဆုံးအခြေအနေမှာ အခန်းအပူချိန်ဖြစ်သည်။ သို့သော်လည်း အသစ်သောပစ္စည်းများသည် အကန့်အသတ်ရှိနေဆဲဖြစ်ပြီး ပြုလုပ်ရန် အလွန်ခက်ခဲပါသည်။ ဤနယ်ပယ်တွင် အပူချိန်မြင့်စူပါကွန်ဒတ်တာများ ချမှတ်သည့် နည်းစနစ်အတိအကျနှင့် သိပ္ပံပညာရှင်များသည် လက်တွေ့ကျသော ဒီဇိုင်းအသစ်သို့ မည်သို့ရောက်ရှိနိုင်ပုံတို့ကို ဤနယ်ပယ်တွင် စဉ်ဆက်မပြတ် လေ့လာသင်ယူနေဆဲဖြစ်သည်။ အပူချိန်မြင့်စူပါကွန်ဒတ်တာများတွင် စိန်ခေါ်မှုရှိသော ရှုထောင့်များထဲမှတစ်ခုမှာ အရာဝတ္ထုတစ်ခုတွင် အီလက်ထရွန်များကို အမှန်တကယ် တွဲချိတ်ရန် ကူညီပေးသည့်အရာကို အလွန်နားလည်မှု အားနည်းခြင်းပင်ဖြစ်သည်။ မကြာသေးမီက လေ့လာမှုတစ်ခုတွင် ၎င်းသည် ပစ္စည်းကို ပထမဆုံးအကြိမ် ပြသခဲ့သည်။ graphene ပင်ကိုယ်စူပါလျှပ်ကူးမှုအရည်အသွေးရှိပြီး ကျွန်ုပ်တို့သည် ပစ္စည်း၏သဘာဝအတိုင်း graphene superconductor ကို အမှန်တကယ်ပြုလုပ်နိုင်ပါသည်။ Graphene သည် ကာဗွန်အခြေခံပစ္စည်းသက်သက်ဖြစ်ပြီး 2004 ခုနှစ်တွင်သာ ရှာဖွေတွေ့ရှိခဲ့ပြီး အပါးလွှာဆုံးဖြစ်ကြောင်း သိရှိရပါသည်။ ဆဋ္ဌဂံပုံစံ ကာဗွန်အက်တမ်များဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသည့် စာရွက်တစ်ခုစီတွင် ၎င်းသည် ပေါ့ပါးပြီး လိုက်လျောညီထွေရှိသည်။ ၎င်းသည် သံမဏိထက် ပိုမိုခိုင်ခံ့သည်ဟု ရှုမြင်ကြပြီး ၎င်းသည် ကြေးနီနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက လျှပ်စစ်စီးကူးမှု ပိုမိုကောင်းမွန်ကြောင်း ထင်ရှားသည်။ ထို့ကြောင့်၊ ၎င်းသည် ဤအလားအလာရှိသော ဂုဏ်သတ္တိများပါရှိသော ဘက်ပေါင်းစုံမှ ပစ္စည်းတစ်ခုဖြစ်သည်။
Massachusetts Institute of Technology နှင့် United States, Harvard University မှ ရူပဗေဒပညာရှင်များ၊1,2 in သဘာဝ၊ ၎င်းတို့သည် မည်သည့်လျှပ်စီးကြောင်းမှ ဖြတ်သန်းခွင့်မပြုသော လျှပ်ကူးပစ္စည်းအဖြစ် နှင့် ခံနိုင်ရည်မရှိဘဲ လျှပ်စီးကြောင်းဖြတ်သန်းနိုင်စေမည့် လျှပ်ကူးပစ္စည်းအဖြစ် လွန်ကဲသောလျှပ်စစ်အပြုအမူနှစ်ခုကိုပြသရန် graphene ကို ပစ္စည်း graphene ကို ချိန်ညှိနိုင်သည်ဟု အစီရင်ခံတင်ပြထားပါသည်။ graphene အလွှာနှစ်ခု၏ "superlattic" ကို 1.1 ဒီဂရီ "မှော်ထောင့်" တွင် အနည်းငယ် လှည့်ပတ်ကာ အတူတကွ ဖန်တီးထားသည်။ graphene စာရွက်များရှိ အီလက်ထရွန်များကြားတွင် “ပြင်းထန်စွာ ဆက်နွယ်နေသော အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်မှုများ” ကို ဖြစ်ပေါ်စေရန်အတွက် ဤအထူးဆဋ္ဌဂံပုံသဏ္ဍာန် ပျားလပို့ပုံစံ အစီအစဥ်ကို ပြုလုပ်ခဲ့ခြင်းဖြစ်သည်။ ထို့အပြင် graphene သည် ဤ "မှော်ထောင့်" တွင် သုညဖြင့်လျှပ်စစ်ဓာတ်ကို သယ်ဆောင်နိုင်သောကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာခြင်းမှာ အခြားသော အစီအစဥ်များသည် graphene ကို ကွဲပြားစွာ ထိန်းသိမ်းထားပြီး အိမ်နီးချင်းအလွှာများနှင့် အပြန်အလှန်သက်ရောက်မှုမရှိသောကြောင့်ဖြစ်သည်။ ၎င်းတို့သည် ဂရပ်ဖင်း (graphene) ကို ပင်ကိုယ်အရည်အသွေးကို သူ့ဘာသာသူ ကောင်းစွာလုပ်ဆောင်နိုင်စေရန်အတွက် နည်းလမ်းတစ်ခုကို ပြသခဲ့သည်။ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် ၎င်းသည် အလွန်ဆက်စပ်မှုရှိသောကြောင့်၊ တူညီသောအုပ်စုသည် ယခင်က ဂရပ်ဖင်းစူပါကွန်ဒတ်တာများကို အခြားစူပါလျှပ်ကူးသည့်သတ္တုများနှင့် ထိတွေ့ခြင်းဖြင့် ဂရပ်ဖင်းကို ပေါင်းစပ်ပြီး စူပါလျှပ်ကူးပစ္စည်းအချို့ကို အမွေဆက်ခံနိုင်ခဲ့သော်လည်း graphene တစ်ခုတည်းဖြင့် မအောင်မြင်နိုင်သောကြောင့်ဖြစ်သည်။ graphene ၏ လျှပ်ကူးနိုင်စွမ်းကို အချိန်အတော်ကြာ သိထားသော်လည်း graphene ၏ superconductivity ကို ၎င်းတွင် မပြောင်းလဲခြင်း သို့မဟုတ် အခြားပစ္စည်းများ ထပ်ထည့်ခြင်းမပြုဘဲ ပထမဆုံး အကြိမ်အဖြစ် graphene ကို ရရှိခဲ့ခြင်းဖြစ်သောကြောင့် ကြေကွဲဖွယ်ရာ အစီရင်ခံစာဖြစ်ပါသည်။ ထို့ကြောင့် graphene ကို transistor နှင့်တူအောင်ပြုလုပ်ရန် အသုံးပြုနိုင်သည်။ စူပါလျှပ်ကူးပတ်လမ်းအတွင်းရှိ ကိရိယာနှင့် graphene မှဖော်ပြသော superconductivity ကို မော်လီကျူးအီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများတွင် ဆန်းသစ်သောလုပ်ဆောင်ချက်များဖြင့် ထည့်သွင်းနိုင်သည်။
၎င်းသည် ကျွန်ုပ်တို့အား အပူချိန်မြင့်စူပါကွန်ဒတ်တာများနှင့်ပတ်သက်သည့် ဆွေးနွေးချက်အားလုံးကို ပြန်လည်ပြောပြပြီး ဤစနစ်သည် 1.7 ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်အထိ အအေးခံရန် လိုအပ်နေသော်လည်း၊ ကြီးမားသောပရောဂျက်များအတွက် graphene ထုတ်လုပ်ခြင်းနှင့် အသုံးပြုခြင်းသည် ၎င်း၏သမားရိုးကျမဟုတ်သော စူပါကွန်ဒပ်ကူးနိုင်စွမ်းကို စူးစမ်းလေ့လာခြင်းဖြင့် ယခုအခါ အောင်မြင်နိုင်မည်ဖြစ်သည်။ သမားရိုးကျ စူပါကွန်ဒတ်တာများနှင့် မတူဘဲ ဂရပ်ဖင်း၏ လုပ်ဆောင်ချက်ကို ပင်မလျှပ်ကူးနိုင်စွမ်း သီအိုရီအားဖြင့် ရှင်းပြ၍မရပါ။ ထိုကဲ့သို့ သမားရိုးကျမဟုတ်သော လှုပ်ရှားမှုကို cuprates ဟုခေါ်သော ရှုပ်ထွေးသော ကြေးနီအောက်ဆိုဒ်များတွင် တွေ့မြင်ရပြီး 133 ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်အထိ လျှပ်စစ်စီးကြောင်း သိရှိကြပြီး ဆယ်စုနှစ်များစွာကြာ သုတေသနပြုလုပ်ရန် အာရုံစိုက်လာခဲ့သည်။ ဤ cuprates များနှင့်မတူသော်လည်း၊ stacked graphene စနစ်သည်အတော်လေးရိုးရှင်းပြီးပစ္စည်းကိုပိုမိုနားလည်သည်။ ယခုအခါ ဂရပ်ဖင်းကို သန့်စင်သော စူပါကွန်ဒတ်တာအဖြစ် ရှာဖွေတွေ့ရှိခဲ့သော်လည်း ယင်းပစ္စည်းတွင် ယခင်က သိရှိထားသည့် ထူးထူးခြားခြား လုပ်ဆောင်နိုင်စွမ်းများစွာရှိသည်။ ဤလုပ်ငန်းသည် graphene ၏ အခန်းကဏ္ဍ ပိုမိုအားကောင်းလာပြီး ပတ်ဝန်းကျင်နှင့် ပိုမိုသဟဇာတဖြစ်သော အပူချိန်မြင့်စူပါကွန်ဒတ်တာများ၏ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုအတွက် လမ်းခင်းပေးပါသည်။ စွမ်းအင်ကို အခန်းအပူချိန်တွင် ထိရောက်ပြီး အရေးအကြီးဆုံးမှာ စျေးကြီးသော အအေးခံရန် လိုအပ်မှုကို ဖယ်ရှားပေးပါသည်။ ၎င်းသည် စွမ်းအင်ထုတ်လွှတ်မှု၊ သုတေသန သံလိုက်များ၊ ဆေးဘက်ဆိုင်ရာ ကိရိယာများ အထူးသဖြင့် စကန်ဖတ်စက်များကို တော်လှန်ပြောင်းလဲနိုင်ပြီး ကျွန်ုပ်တို့၏ အိမ်များနှင့် ရုံးများတွင် စွမ်းအင်ကို မည်ကဲ့သို့ ပို့လွှတ်သည်ကို အမှန်တကယ် ပြန်လည်ပြင်ဆင်နိုင်သည်။
***
{ကိုးကားထားသောရင်းမြစ်(များ)စာရင်းတွင် အောက်တွင်ဖော်ပြထားသော DOI လင့်ခ်ကို နှိပ်ခြင်းဖြင့် မူရင်းသုတေသနစာတမ်းကို ဖတ်နိုင်သည်}
source (s) ကို
1. Yuan C et al ။ 2018။ မှော်-ထောင့် graphene superlattices များတွင် တစ်ဝက်ဖြည့်ခြင်းတွင် ဆက်စပ်လျှပ်ကာများ အပြုအမူ။ သဘာဝ။ https://doi.org/10.1038/nature26154
2. Yuan C et al ။ 2018။ မှော်-ထောင့် graphene superlattices တွင် သမားရိုးကျမဟုတ်သော စူပါလျှပ်ကူးနိုင်စွမ်း။ သဘာဝ။ https://doi.org/10.1038/nature26160
