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利用太阳能和石墨烯应用于立方碳化硅表面的能量

利用太阳能和石墨烯应用于立方碳化硅表面的能量,瑞典林雪平大学的研究人员正致力于开发一种将水和二氧化碳转化为未来可再生能源的方法。他们现在朝着这个目标迈出了重要的一步,报告了一种方法,可以在严格控制的过程中生产多层石墨烯。研究人员还表明,石墨烯在某些条件下可以作为超导体。他们的研究成果发表在科学期刊“ 碳和纳米快报”上。

利用太阳能和石墨烯应用于立方碳化硅表面的能量

碳,氧和氢是通过分解二氧化碳和水分子获得的三种元素。相同的元素是用于燃料的化学物质的构建块,例如乙醇和甲烷。将二氧化碳和水转化为可再生燃料可以替代化石燃料,并有助于减少二氧化碳排放到大气中。林雪平大学的高级讲师孙建武正试图找到一种方法来做到这一点。

林雪平大学的研究人员之前已开发出世界领先的生产立方碳化硅的方法,该方法由硅和碳组成。立方体形式具有从太阳捕获能量并产生电荷载体的能力。然而,这还不够。石墨烯是有史以来最薄的材料之一,在该项目中发挥着关键作用。所述材料包括单层的碳在六方晶格彼此结合的原子。石墨烯具有很高的传导电流的能力,这种特性可用于太阳能转换。它还具有几种独特的性质,石墨烯的可能用途正在全世界范围内进行广泛研究。

近年来,研究人员试图改进石墨烯在表面上生长的过程,以控制石墨烯的性质。他们最近的进展在科学期刊Carbon的一篇文章中有所描述。

“在碳化硅上生长一层石墨烯是相对容易的。但是生长大面积均匀石墨烯是一个更大的挑战,石墨烯由多层叠层组成。我们现在已经证明可以生长均匀的石墨烯林俊平大学物理,化学和生物学系的孙建武说,这种方法最多可以控制四层。

多层石墨烯带来的困难之一是当不同数量的层在不同位置生长时表面变得不均匀。当一层结束时的边缘具有微小的纳米级楼梯的形状。平层是理想的,因此这些步骤是一个问题,特别是当步骤积聚在一个位置时,例如错误构建的楼梯,其中几个步骤已经合并形成一个大的台阶。研究人员现已找到一种方法,通过在严格控制的温度下生长石墨烯来消除这些大而联合的步骤。此外,研究人员已经证明,他们的方法可以控制石墨烯含有多少层。这是正在进行的研究项目的第一个关键步骤,其目标是用水和二氧化碳制造燃料。

在纳米快报杂志的一篇密切相关的文章中,研究人员描述了对立方碳化硅上生长的多层石墨烯的电子特性的研究。

“我们发现多层石墨烯具有非常有前途的电性能,使得这种材料可以用作超导体,这种材料可以传导零电阻的电流。这种特殊性质仅在石墨烯层以特殊方式排列时产生。彼此,“孙建武说。

理论计算预测了多层石墨烯如果层以特定方式排列,则具有超导特性。在这项新研究中,研究人员首次通过实验证明了这种情况。超导磁体是用于医疗磁共振相机和粒子加速器的极其强大的磁体。超导体有许多潜在的应用领域,例如零能量损失的电源线,以及漂浮在磁场上的高速列车。它们的使用目前受到无法生产在室温下起作用的超导体的限制。目前可用的超导体仅在极低温度下起作用。

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