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MIT:石墨烯扭转“角度”可变超导体
MIT:石墨烯扭转“角度”可变超导体
4/4/2018 2:24:32 AM | 浏览:388 | 评论:0

MIT:石墨烯扭转“角度”可变超导体

英国《自然》杂志日前连发两篇物理学重磅论文,报告了麻省理工学院(MIT)科学家对非常规超导材料的行为的新见解,这一发现轰动业界,被称为石墨烯超导的重大进展。此类材料已让物理学家困惑达几十年之久,而最新发现或有助于开发高温超导材料,用来制作强大的磁体或开发低功耗电子技术。

       根据1957年的超导电性理论,某些材料能够以零电阻导电。然而,许多材料表现出所谓的非常规超导电性,无法用该理论解释。

       此次,美国麻省理工学院科学家帕博罗·加力罗-埃雷拉及其同事发现,当两层石墨烯以一个“神奇角度”缠扭在一起时,它们表现出非常规超导电性。也就是说,研究团队在两层石墨烯中发现了新的电子态,其可以简单实现绝缘体到超导体的转变,而其属性与铜氧化物(其结构往往难以调整)的高温超导类似。

       这种“神奇角度”的石墨烯除了会形成超导态——来源于电子之间的强吸引作用而产生零电阻,还会形成另一种电子态。在第二篇论文中,该团队展示了缠扭的双层石墨烯系统会出现一种新的绝缘态——莫特绝缘体态(Mott Insulator),这种状态似乎由强大的电子间相互作用推动产生。

       两篇论文所报告的系统,可以通过改变扭转角度和电场来轻易调整。这意味着,该成果将提供一个全新的二维平台,以供科学家们理解曾长期困扰物理学界的高温超导电性的起源问题,并将打开一扇研究非常规超导体的大门,同时也为全新电学性能的开拓和工程化铺平道路。(张梦然)

 

新型石墨烯染发剂无毒且不伤发质
(周舟)

美国一个科研团队利用石墨烯材料,开发出一种无毒、不伤发质且可帮助头发防静电的新型染发剂,多次洗涤不会褪色。

美国西北大学材料科学和工程学教授黄嘉兴团队在新一期美国《化学》杂志上发表论文说,他们让柔软的石墨烯材料均匀包裹在头发周围,并使用无毒、可食用的生物高分子粘合剂固定石墨烯,不易褪色。

黄嘉兴对新华社记者说,微观尺度看,传统化学染色材料的有效成分是“球状粒子”,因此洗发时更容易被冲掉,而新材料会像“湿纸巾”一样把头发紧紧裹住。安全性方面,化学染发剂会首先“撬开”头发最外面角质层上的鳞片结构,让染色分子浸入,这会损害发质并具有毒性。而石墨烯的几何结构增加了染发剂的安全性,“体型”更大的石墨烯无法进入体内,不会像化学小分子那样容易被皮肤吸收。

此外,石墨烯材料还具有防静电特性,可帮助头发在干燥季节避免静电现象。

研究人员说,由于无需利用石墨烯的其他电特性,所以采用了制备相对容易的氧化石墨烯,其价格比高质量石墨烯更便宜,适合在消费品市场推广。

这种染发剂的最终形态是液体,可直接喷在头发上。目前,研究人员开发出黑色和棕色两种染发剂,未来还计划开发更多颜色。

 

研究发现石墨烯或可沿食物链影响高等生物

(王珏玢)

南京大学环境学院科研团队与中、美多家研究机构合作,对新材料石墨烯的潜在环境影响进行的最新研究发现,自然界中的石墨烯能随食物链传递,原本鲜有机会直接摄入石墨烯的高等生物,也可能间接“吃到”石墨烯,从而引发健康风险。

石墨烯是目前世界上最薄、最坚硬的纳米材料。它的厚度仅0.335纳米,相当于头发丝的二十万分之一,但硬度却是同规格钢的200倍。它在导电性、导热性等方面性能优异,应用潜力巨大。但石墨烯的大量使用也势必导致其进入自然环境,评估它的潜在生态风险尤为紧要。

南京大学环境学院副教授毛亮领衔的研究团队,2011年来以斑马鱼、螺丝、蚯蚓、小鼠等生物为对象,系统研究了不同情况下石墨烯对环境的影响。研究发现,被水生动物摄入的石墨烯虽然大部分被排出体外,但仍有约百分之一的小尺寸石墨烯进入动物细胞,约千分之一最终进入肝脏。

值得注意的是,石墨烯对生物的影响会随食物链传递。以由细菌大肠杆菌、原生动物四膜虫、无脊椎动物大型蚤和脊椎动物斑马鱼构成的水生食物链为例,水生高等生物既可以从环境中直接摄取石墨烯,又可以通过捕食蓄积了石墨烯的低等动物间接摄取。且在同等环境下,通过食物链摄入的石墨烯量高于从环境中直接摄取。

“这表明,即使是不太可能直接摄入石墨烯的人类,也可能因吃了受石墨烯污染的鱼而让石墨烯进入体内。总体来说,低浓度石墨烯对生物和环境比较安全,但考虑到它可能与多种物质作用以及随食物链传递的特点,对其进行安全评估和管理不能放松。”毛亮介绍,目前,研究石墨烯对水稻、小麦等粮食作物以及对陆地高等动物影响的工作还在进行。将来,石墨烯对包括人类在内的高等生物作用机理将更加清楚。

相关研究成果已于近日发表在国际环境领域权威杂志《环境科学与技术》上。

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