Onderzoekers van de Ohio State University, in samenwerking met wetenschappers over de hele wereld, hebben een ontdekking gedaan die nieuwe inzichten zou kunnen bieden in hoe supergeleiders energie efficiënter kunnen verplaatsen naar energiecentrales, industrieën en voertuigen.

Hun werk, vorige week gepubliceerd in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang , toonde aan dat grafeen - een materiaal dat bestaat uit een enkele laag koolstofatomen - meer kans heeft om een ​​supergeleider te worden dan oorspronkelijk voor mogelijk werd gehouden.

"Grafeen op zichzelf kan energie geleiden, aangezien een normaal metaal geleidend is, maar pas onlangs hebben we geleerd dat het ook een supergeleider kan zijn, door een zogenaamde 'magische hoek' te maken - het draaien van een tweede laag grafeen bovenop de eerste, " zei Jeanie Lau, een professor in de natuurkunde aan de Ohio State en co-auteur van het artikel. "En dat opent mogelijkheden voor aanvullend onderzoek om te zien of we dit materiaal in de echte wereld kunnen laten werken."

In tegenstelling tot de meeste conventionele geleiders, supergeleiders zijn metalen die elektriciteit kunnen geleiden zonder weerstand, dus geen verlies van energie.

Grafeen is tweedimensionaal kristal - een perfect vlak stuk koolstof - en, als een enkele laag, is geen supergeleider. Maar eerder dit jaar wetenschappers van het Massachusetts Institute of Technology publiceerden onderzoek dat aantoonde dat grafeen een supergeleider kan worden als een stuk grafeen op een ander stuk wordt gelegd en de lagen in een specifieke hoek worden gedraaid - wat zij 'de magische hoek' noemden.

Die magische hoek, wetenschappers dachten, was tussen 1 graad en 1,2 graden - een zeer nauwkeurige hoek.

"De vraag is, de magische hoek, hoe magisch moet het zijn?" zei Emilio Codecido, een afgestudeerde student in Lau's lab en een co-auteur op het papier.

Het Ohio State-team ontdekte dat de magische hoek minder magisch lijkt dan aanvankelijk werd gedacht. Hun werk ontdekte dat grafeenlagen nog steeds supergeleidend waren onder een kleinere hoek, rond de 0,9 graden. Het is een klein verschil, maar het zou de mogelijkheid kunnen openen voor nieuwe experimenten om grafeen als potentiële supergeleider in de echte wereld te onderzoeken. Tot dusver, supergeleiding is beperkt buiten wetenschappelijke laboratoria omdat om elektriciteit te supergeleiden, de elektrische leidingen moeten bij extreem lage temperaturen worden bewaard.

"Dit onderzoek duwde ons begrip van supergeleiders en de magische hoek iets verder dan de theorie en eerdere experimenten hadden verwacht, " zei Marc Bockrath, een co-auteur van het papier en hoogleraar natuurkunde aan de Ohio State.

"Supergeleiding kan een revolutie teweegbrengen in veel industrieën - elektrische transmissielijnen, communicatielijnen, vervoer, treinen, "Zei Codecido. "Supergeleiding in gedraaid dubbellaags grafeen zal ons leren over supergeleiding bij veel hogere temperaturen, temperaturen die nuttig zijn voor toepassingen in de echte wereld. Daar zal het toekomstige werk op gericht zijn."