Grafenul, unul dintre cele mai puternice materiale din lume, nu posedă în mod normal magnetism. Însă potrivit noilor cercetări, atunci când este stivuit și răsucit, grafenul dezvoltă o formă rară de magnetism.

Câmpul magnetic nu este creat de rotația obișnuită a electronilor în straturile individuale de grafen, ci provine din rotirea colectivă a electronilor în toate cele trei straturi ale structurii de grafen stivuite, au raportat cercetătorii pe 12 octombrie în revista Nature Physics.

Grafenul este un material realizat dintr-un singur strat (sau monostrat) de atomi de carbon dispuși într-un model de tip fagur. Este incredibil de ușor și puternic (deși este vulnerabil la fisurare). De asemenea, conduce electricitatea, făcându-l important pentru utilizarea în electronică și senzori.

„Ne-am întrebat ce s-ar întâmpla dacă am combina monostratele și bistratele de grafen într-un sistem cu trei straturi răsucite”, a declarat Cory Dean, fizician la Universitatea Columbia din New York și unul dintre autorii principali ai noii lucrări. „Am constatat că variația numărului de straturi de grafen conferă acestor materiale compozite niște proprietăți interesante noi, care nu fuseseră văzute până acum.” Dean și colegii săi au stivuit două straturi de grafen și apoi au adăugat un singur strat deasupra, rotind tot grupul cu 1 grad. Au studiat apoi acest sandviș cu grafen într-o varietate de circumstanțe, inclusiv temperaturi chiar peste zero absolut (punctul în care se oprește toată mișcarea moleculară). La aceste temperaturi scăzute, au descoperit că grafenul a încetat să mai conducă electricitatea și a devenit în schimb un izolator.

De asemenea, au descoperit că pot controla proprietățile stivei răsucite de grafen prin aplicarea unui câmp electric. Când câmpul electric era orientat într-o direcție, sistemul acționa ca un strat dublu răsucit de grafen. Când au inversat câmpul, grupul a preluat proprietățile unei structuri răsucite în patru straturi de grafen.

CITEȘTE:  Premiul Nobel 2020 în fizică acordat pentru lucrările asupra găurilor negre

Poate cel mai ciudat dintre toate a fost un magnetism rar care a apărut în structura cu trei straturi. Un studiu publicat de un alt grup în revista Advanced Materials a constatat că grafenul legat cu nitrură de bor poate da naștere unui câmp magnetic ciudat; acel câmp a apărut din legăturile moleculare ale carbonului din grafen și borul din nitrura de bor. Noua cercetare relevă faptul că același tip de magnetism poate apărea și în grafenul pur din cauza interacțiunilor dintre moleculele de carbon. „Carbonul pur nu este magnetic”, a declarat co-autorul studiului Matthew Yankowitz, fizician la Universitatea Washington din Seattle. “În mod remarcabil, putem construi această proprietate aranjând cele trei foi de grafen la unghiurile de răsucire potrivite.”

Structura respectivă conține, de asemenea, regiuni în care proprietățile nu sunt perturbate de răsucirea stratului. Aceste zone unice ar putea fi exploatate pentru stocarea datelor sau aplicații de calcul cuantic, a declarat co-autorul studiului Xiaodong Xu, de asemenea la Universitatea din Washington. Cercetătorii intenționează acum să se aprofundeze în proprietățile fundamentale ale structurii grafenului. “Acesta este cu adevărat doar începutul”, a spus Yankowitz.

astrofeed patreon

via: [Live Science]