Осем електрода около магнит с дебелина 20 нм (бял правоъгълник) и графен (бяла пунктирана линия)
(илюстрация: University at Buffalo)
В ново проучване, ръководено от Университета в Бъфало, изследователи са успели да предизвикат „изкуствена магнитна текстура” в графена, което може да има големи последици за нововъзникващата област на т.нар. спинтроника.
Казано по-просто, графенът е решетка от въглеродни атоми, които образуват лист с дебелина само един атом. Това означава, че електроните, които се движат през материала, са ограничени до две измерения, което създава някои интригуващи електрически свойства.
От графена може да се направи полупроводник или свръхпроводник, а също така и добър проводник на топлина. На всичкото отгоре графенът е изключително здрав, а същевременно лек и гъвкав.
Едно нещо, което обикновено не влиза в обобщението на този „суперматериал”, е магнетизмът. Но сега изследователите добавиха и това – с резултата от новото изследване. Екипът е поставил магнит с дебелина 20 нанометра върху лист графен. Това може да звучи като тънко парче магнит, но всъщност е повече от 20 пъти по-дебело от самия графен.
„За да имате представа за разликата в размера, това е малко като да поставите тухла върху лист хартия”, казва Джонатан Бърд, старши автор на изследването, публикувано в сп. Physical Review Letters.
След това екипът поставил осем електрода около графена, за да измери как се променя проводимостта му в отговор на въздействието на магнита. За тяхна изненада графенът проявил „изкуствена магнитна текстура”, която му придава магнитни свойства, подобни на тези на метали като желязо или кобалт.
Този ефект се разпростира на няколко микрона от самия магнит, което не звучи като да е кой знае колко далеч, но е доста в мащаба на подобни микроскопични структури.
Изследователите казват, че ще са необходими допълнителни проучвания, за да се изследва как този магнетизъм възниква в графена. Според тях, вероятно е влиянието или на поляризацията на спина, или на спино-орбиталното свързване, или и на двете. Тези явления са свързани със спина на частиците и обикновено са пряко свързани и с магнетизма на материала.
Ако е така, то магнитният графен може да се окаже благодатен за нововъзникващото поле на „спинтрониката” – нова сфера на науката, която изследва как могат да се манипулират свойствата на спина, за да се кодират данни – по-плътно в сравнение с настоящите електронни устройства.
„Независимо един от друг, графенът и спинтрониката притежават невероятен потенциал да променят коренно много аспекти на бизнеса и обществото”, казва Наргес Арабчигавкани, водещ автор на изследването. „Но ако можем да ги съчетаем, то синергичните ефекти вероятно ще бъдат нещо, което този свят все още не е виждал”.