Сверхпроводимость в нанотрубках

 
Nanotubes are the new superconductors

[28 Jun 2001] Carbon nanotubes can now add superconductivity to their repertoire of novel electronic and mechanical properties. Ping Sheng and co-workers at Hong Kong University of Science and Technology have found that the nanotubes exhibit superconducting behaviour below 20 kelvin, confirming that resistance-free current can flow through pure carbon (Z K Tang et al 2001 Science 292 2462).

Sheng and colleagues detected superconductivity in single-walled carbon nanotubes - which are rolled up sheets of graphite - just 0.4 nanometres in diameter. "We believe this is the first time that superconductivity has been seen in individual carbon nanotubes", Sheng told PhysicsWeb. Superconductivity has been seen in carbon nanotubes before, but it was due to the 'proximity effect'. This is an exotic phenomenon in which two superconductors can induce resistance-free current in certain materials sandwiched between them.

The nanotubes showed three telltale signs of superconductivity: the Meissner effect, a superconducting gap and a supercurrent. In the Meissner effect, a superconductor placed in a magnetic field expels magnetic flux from its interior. "This is the acid test for superconductivity", Sheng told PhysicsWeb. The team used a SQUID magnetometer to measure the magnetic susceptibility of the carbon nanotubes, which is directly related to this internal flux.

The nanotubes were placed in a magnetic field after they had been cooled to 1.8 kelvin, and the temperature was then raised to 50 kelvin. This process was repeated for magnetic fields ranging in strength from 0.02 tesla to 5 tesla. Below 10 kelvin, magnetic flux inside the nanotubes fell steadily as the field grew stronger, and was close to zero at 5 tesla. This effect was still evident as the temperature approached 20 kelvin. This closely matches the predicted behaviour of the Meissner effect.

The electrons in conventional conductors move individually, but superconducting electrons move in pairs. "The energy needed to separate the paired electrons is known as the superconducting gap", explains Sheng. This gap is further evidence of superconductivity. The third effect the team observed was a 'supercurrent'. "This flow of paired electrons is only possible in defect-free nanotubes", says Sheng, "so we made nanotubes just 50 nanometres long to reduce the chance of imperfections, enabling us to detect the supercurrent".

The data collected by Sheng and colleagues are consistent with the Bardeen-Cooper-Schreiffer theory of superconductivity, which states that vibrations of the crystal lattice - known as phonons - aid the free flow of paired electrons in superconductors. "We have fulfilled a prediction made in 1995 that superconductivity would occur in nanotubes due to enhanced coupling between phonons and electrons", says Sheng, "and our results are in the predicted range".
 
+
-
edit
 

=KRoN=
Balancer

администратор
★★★★☆

Самым значительным научно-техническим достижением 2001 года стало создание нанопроводов



Самым значительным научно-техническим достижением 2001 года стало создание нанопроводов для молекулярных компьютеров будущего, полагает известный научный журнал Science. Десяти "самым-самым" достижениям года посвящен специальный предновогодний выпуск журнала от 21 декабря, тема которого так и называется: Breakthrough of the Year ("Прорыв года").

Напомним, что в этом году в произошло довольно много событий, приближающих нас к молекулярным компьютерам. Это и первые вычислительные элементы на одной молекуле в виде углеродной нанотрубки, и биокомпьютеры на основе ДНК. Однако очевидно, что вообще любую химическую реакцию можно назвать "молекулярным вычислением" - но от нее не будет толку, если вычислительные элементы не связаны друг с другом и с устройствами ввода-вывода.

Это и определило выбор редакторов журнала Science. По их мнению, возможности молекулярных компьютеров становятся реальностью именно с появлением нанопроводов, в тысячи раз более тонких, чем проводники, используемые в современных микросхемах.

Нанопровода, о которых идет речь, созданы в Гарвардском университете и предствляют собой сверхтонкие кристаллы из кремния в смеси с другими полупроводниками. Они имеют форму стержня толщиной в несколько нанометров и длиной несколько миллиметров. Разводка нанопроводников производится химическим способом, при этом каждое пересечение проводников работает как транзистор. Правда, практическое использование нанопроводов в вычислительных устройствах, по всей видимости, станет возможным только лет через 10.



// Донтек
// PC News, 14:30 22.12.2001
 

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru