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silence2006

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专业: physics

[交流] 纳米碳管的超导温度再次提升

纳米碳管的超导温度再次提升 [转贴]

日本科学家让多壁式纳米碳管(multi-walled CNT)的超导温度提升到12k，是以往单壁纳米碳管超导温度的30倍。此创举由日本青山学院大学(Aoyama Gakuin University)的Junji Haruyama所领导的团队所发现，超导碳管可以用来研究基本的一维量子效应，也能应用在未来的分子量子计算上。

超导电性是指某些材料在温度低于其超导转变温度时，电阻会降为零的现象。低温超导的BCS (Bardeen-Cooper-Schrieffer)理论指出，电子是透过与材料晶格振动产生的声子(phonon)交互作用，才能克服库伦斥力结合成库柏对(Cooper pair)。然而纳米碳管并非天然的超导体，其中的原因是因为碳管中的TLL态(Tomonaga-Luttinger liquid state)态会使电子互相排斥，进而破坏库柏对的形成。

Haruyama及其同事设计了一个结构，该系统中的超导相能与TLL相相匹敌，甚至能克服后者。此结构是由一个多壁式纳米碳管数组所组成，多壁式碳管的每一层都可以接触到金属电极，有异于一般只接触碳管外层的连接方式。

Haruyama是利用多孔性氧化铝模板来成长多壁式纳米碳管，接着以超声波或是刻蚀技术将碳管顶端切除，然后蒸镀金电极到裸露的管端。藉由这种方法，几乎每一层碳管都有机会导电。

此日本团队发现末端键结(end-bonded)的碳管在12K以下会有零电阻率的情况出现，研究人员推测应该是TLL态受到压抑，而使超导相得以出现，另外，他们也发现临界温度Tc和多壁式碳管的导电层数有关，因此目前正朝增加导电层的方向进行研究。详见Phys. Rev. Lett. 96, p.057001 (2006)。
http://www.physicsweb.org/articles/news/10/2/8/1

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