Деформированный графен демонстрирует невиданную ранее форму магнетизма

Деформированный графен демонстрирует невиданную ранее форму магнетизма

Строение графена, который представляет собой “лист” атомов углерода одноатомной толщины, достаточно простое, однако, этот условно двумерный материал обладает целым рядом уникальных и удивительных свойств. Не так давно, группа ученых из Стэнфордского университета показала, что графен, деформированный особым образом, может производить магнитное поле. Но самым удивительным в этом является то, что эта новая и особая форма магнетизма существовала ранее только в теории.

Двумерная природа графена определяет то, что электроны в этом материале движутся только по двум пространственным координатам, что и определяет целый ряд необычных свойств материала. В прошлом году исследователи из Массачусетского технологического института, используя это, превратили графен в сверхпроводящий материал, сложив вместе два графеновых листа и скрутив их особым образом.

Группа из Стэнфорда пыталась повторить сделанное учеными из Массачусетса, но они обнаружили, что когда через графен пропускается электрический ток и он подвергается деформации определенного вида и силы, то материал обретает магнитные свойства и вырабатывает магнитное поле. Это не первый раз, когда графен был искусственно наделен магнитными свойствами, однако ранее это достигалось путем воздействия на материал внешним магнитным полем, введения добавок в структуру или объединения графена с другими магнитными материалами.

Наиболее интересным является то, что магнетизм деформированного графена не является ферромагнетизмом, самым распространенным видом магнетизма, который возникает вследствие синхронизации спинов электронов. Вместо этого магнетизм возник из-за линейного выравнивания орбитального движения электронов, что известно в науке под названием орбитальный ферромагнетизм. “Это первый известный науке пример орбитального ферромагнетизма” – пишут исследователи, – “Но наиболее удивительным является то, что вопреки нашим ожиданиям мы не только видим проявление эффекта Холла в данном случае, а видим достаточно мощное проявление этого эффекта”.

В своих экспериментах ученые зажали два слоя графена между тонкими слоями нитрида бора, также имеющего шестиугольную кристаллическую решетку. Затем они начали вращать один из слоев нитрида бора, что привело к искривлению всей структуры в целом и позволило сохранить в целостности двойной графеновый “бутерброд”. Деформирующий графен поворот, был сильнее, чем это делали ранее ученые из Массачусетса, которые поворачивали лист на 1.1 градуса. Стэнфордские же ученые повернули графен на 1.2 градуса и этой, вроде бы незначительной, разницы хватило для возникновения магнетизма у материала.

Магнитное поле, вырабатываемое деформированным графеном очень слабо, оно в миллион раз слабее поля от простого магнита для холодильника. Однако, и даже такое слабое магнитное поле может оказаться очень полезным в некоторых специфических областях применения.

“Двойной слой деформированного графена может быть переключен в магнитное состояние и наоборот при помощи очень малого количества энергии, а его состояние может быть легко прочитано при помощи электроники” – пишут исследователи, – “И факт того, что магнитное поле этого материала не направлено наружу, позволит упаковать магнитные биты очень плотно, не боясь их взаимного вмешательства. Это, в свою очередь, позволит в будущем получить такую плотность записи информации, которая даже сейчас может показаться чем-то из разряда научной фантастики”.

Источник

Добавить комментарий