Un comportament electronic nemaivăzut a fost observat în grafen

Cercetătorii de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts (MIT, din SUA) au descoperit o configurație de straturi de grafen cu unele proprietăți magnetice interesante și un comportament electronic nemaivăzut până acum într-un material.

Grafenul este un strat de carbon de grosimea unui atom care are unele proprietăți destul de neobișnuite în sine. Atomii sunt aranjați într-o rețea hexagonală, iar materialul este foarte puternic și poate transmite electricitate. Cercetătorii au luat grafit, materialul din interiorul unui creion, și au separat straturi foarte subțiri. Apoi au aranjat cinci straturi într-un model romboedric, ca un bloc înclinat, și le-au măsurat proprietățile.

• Cum au trecut razele cosmice prin atmosfera Pământului acum 41.000 de ani?
• Ce s-a întâmplat după ce oamenii de știință au declanșat mini-cutremure în laborator

În primul rând, acest grafen cu 5 straturi a prezentat o proprietate magnetică deosebită, numită stare „multiferoică”, care este foarte rară. Dacă magnetismul neconvențional nu era suficient, a avut și un comportament electronic nemaivăzut, pe care echipa l-a numit fero-valetricitate, care este cauza stării multiferoice.

De ce are grafenul acest comportament electronic nemaivăzut?

„Grafenul este un material fascinant. Fiecare strat pe care îl adăugați vă oferă în esență un material nou. Și acum este pentru prima dată când vedem fero-valetricitate și magnetism neconvențional în cinci straturi de grafen. Dar nu vedem această proprietate în unul, două, trei sau patru straturi”, a declarat liderul echipei, Long Ju, profesor asistent de fizică la MIT, într-un comunicat.

Dispunerea straturilor și plasarea probei în apropierea temperaturii de zero absolut permit apariția interacțiunilor dintre electroni. Există interacțiuni cuantice în joc, care creează comportamentul general al sistemului.

„În cinci straturi, electronii se află într-un mediu de rețea în care se mișcă foarte lent, astfel încât să poată interacționa eficient cu alți electroni. Aceasta este momentul în care efectele de corelare a electronilor încep să domine și pot începe să se coordoneze în anumite ordine feroice preferate”, a adăugat Ju.

Prima proprietate feroică este că toți electronii își coordonează mișcarea orbitală, similar modului în care electronii se aliniază într-un magnet obișnuit de-a lungul spinului lor. A doua proprietate feroică este despre „văile”, cele două stări cu cea mai mică energie pe care le pot ocupa electronii în grafen. De obicei, electronii nu fac discriminări între una sau alta. Dar în materialul cu 5 straturi, ei o aleg pe una mai mult decât pe cealaltă, notează IFL Science.

La ce ne poate ajuta un astfel de material?

Aceste două proprietăți au ca rezultat un magnetism general care este multiferoic, astfel încât câmpurile magnetice pot fi aplicate unui material pentru a obține mai multe stări preferate. Acestea pot fi utile în aplicații care au o eficiență mai mare decât materialele și dispozitivele tradiționale.

„Deținerea de proprietăți multiferoice într-un singur material înseamnă că, dacă ar putea economisi energie și timp pentru a scrie un hard disk magnetic, ai putea stoca și o cantitate dublă de informații în comparație cu dispozitivele convenționale”, a explicat Ju.

Lucrarea este publicată în revista Nature.

Vă recomandăm să citiți și:

Cercetătorii au descoperit cum am putea „să auzim” imagini

Matematicienii au găsit 12.000 de soluții noi la o problemă „de nerezolvat”

Test de cultură generală. Ce viteză are un glonț tras dintr-un tren în mișcare?

Bacteriile modificate genetic descompun materialele plastice în apa sărată