22 октомври 2020
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Рядка форма на магнетизъм е наблюдавана при усукан графен

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 14 октомври 2020 в 00:02 20010
Подреждането на еднослойни и двуслойни листове графен с усукване води до нови колективни електронни състояния, включително рядка форма на магнетизъм. Кредит: Columbia University

Екип от изследователи от университетите в Колумбия и Вашингтон установи, че чрез усукване на три слоя графен в материала могат да се създадат много екзотични електронни състояния, включително рядка форма на магнетизъм.

Сам по себе си графенът е материал с уникални свойства -  лист с дебелина само един въглероден атом, разположен в шестоъгълна решетка. Това е не само най-тънкият и най-здравият материал, познат на човека, но е и отличен проводник на топлина и електричество.

Сега изследователите са усукали три слоя от този материал само с един градус и са наблюдавали как в получената структура се появява рядка форма на магнетизъм, дължаща се на появата на електронни вихри.

Констатациите са представени в статия, публикувана на 12 октомври в Nature Physics.

В по-ранни свои проучвания авторите анализират за свойствата на структурите, състоящи се от два усукани монослоя или два усукани двойни слоя от графен. Оказа се, че такива материали имат много необичайни електронни състояния поради силните взаимодействия между електроните вътре в веществото.

Новият материал, който изследователите анализират в новата работа, се състои от моно- и двуслоен графен, тоест това е трислойна хибридна структура. За да създадат такава структура, учените полагат монослой от графен върху двуслой и ги усукват с около един градусн. При температури няколко градуса над абсолютната нула изследователите наблюдават области в материала, които не провеждат електричество. Учените обясняват подобни свойства със силни взаимодействия между електроните. Авторите също така установяват, че тези състояния могат да бъдат контролирани чрез прилагане на електрическо поле към графеновите листове.

„Научихме, че посоката на приложеното електрическо поле има голямо значение“, коментира Матю Янковиц (Matthew Yankowitz), член на екипа.

Когато изследователите насочват електрическото поле към еднослойния графенов лист, системата се държи като усукан двуслоен графен. Но когато обръщат посоката на електрическото поле и го насочват към двуслойния графенов лист, той имитира усукан двоен двуслоен графен или четирислойна структура.

Екипът също така открива нови магнитни състояния в системата. За разлика от обикновения магнетизъм, който възниква поради квантово механичното свойство на електроните, наречено "спин", в основата на наблюдавания от екипа магнетизъм лежи колективното вихровото движение на електроните в трислойната структура.

Тази форма на магнетизъм е открита наскоро от други изследователи в различни структури на графен, почиващи върху кристали на борен нитрид. Сега екипът демонстрира, че може да се наблюдава и в по-проста система, изградена изцяло от графен.

"Чистият въглерод не е магнитен", отбелязва Янковиц. „Забележително е, че можем да проектираме това свойство, като подредим трите си графенови листа точно под правилните ъгли на завъртане.“

Засега изследователите работят върху експерименти за по-нататъшното разбиране на основните свойства на новите състояния, които са открили в тази система.

"Това всъщност е само началото", заявява Янковиц.

Справка: Electrically tunable correlated and topological states in twisted monolayer–bilayer graphene, Nature Physics (2020). DOI: 10.1038/s41567-020-01062-6

Източник: Stacking and twisting graphene unlocks a rare form of magnetism, Phys.org


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.