zdroj: Bing Image Creator

Výskumníci z Massachusettského technologického inštitútu (MIT) objavili konfiguráciu grafénových vrstiev, ktorá disponuje exotickými magnetickými a elektrickými vlastnosťami. Tie v graféne doposiaľ neboli pozorované. Na tému upozornila MIT na svojom webe.

Fascinujúci materiál

Grafén je pozoruhodný materiál. V podstate ide o supertenkú formu uhlíka štruktúrou podobnú grafitu, ktorá má na výšku iba jeden atóm, je priehľadná, pričom v dôsledku tejto 2D štruktúry (pozn. redakcie: vo vede o materiáloch sa termín 2D materiál, alebo jednovrstvový materiál vzťahuje na kryštalické pevné látky pozostávajúce z jednej vrstvy atómov) má niektoré z najzvláštnejších fyzikálnych vlastností.

Bing Creator/ Dall-e

Grafén bol objavený veľmi kurióznym spôsobom pomocou lepiacej pásky a jeho objavitelia si v roku 2010 za túto prácu vyslúžili Nobelovu cenu za fyziku. Atómy v graféne sú usporiadané v šesťhrannej mriežke, pričom tento materiál je nesmierne pevný a dokáže viesť elektrický prúd. V najnovšej štúdii publikovanej v žurnále Nature, vedci z MIT vzali päť vrstiev grafénu, ktoré usporiadali do romboedrického vzoru (kosoštvorcového) a zmerali ich vlastnosti.

Exotické správanie

Ukázalo sa, že grafén nakonfigurovaný do uvedeného špecifického vzoru nadobúda veľmi vzácny „multiferoický“ stav (vykazuje viac ako jednu z primárnych feroických vlastností v rovnakej fáze – feromagnetizmus, feroelektrickosť, feroelasticita), v ktorom materiál vykazuje exotické magnetické vlastnosti. Aby toho nebolo málo, materiál vykazoval tiež špeciálny typ elektrického správania, ktorý tím nazval „ferro-valleytricity“.

„Grafén je fascinujúci materiál,“ uviedol hlavný autor štúdie Long Ju. „Každou vrstvou, ktorú pridáte, získate v podstate nový materiál. A teraz po prvýkrát, vidíme ferro-valleytricitu a nekonvenčný magnetizmus v piatich vrstvách grafénu. Túto vlastnosť sme však nikdy nevideli v jednej, dvoch, troch alebo štyroch vrstvách.“

Usporiadaním vrstiev do daného špecifického stavu a vystavenie tohto materiálu teplotám blízkym absolútnej nule umožnilo vznik interakcií medzi jednotlivými elektrónmi.

„V piatich vrstvách sa elektróny nachádzajú v prostredí mriežky, v ktorom sa pohybujú len veľmi pomaly, takže môžu efektívne interagovať s inými elektrónmi,“ načrtáva problematiku Ju. „Vtedy začnú dominovať efekty elektrónovej korelácie a elektróny sa môžu začať koordinovať do určitých preferovaných feroických rádov.“

Čo to znamená?

Presnejšie začnú elektróny v tomto nastavení vykazovať dve feroické vlastnosti. Prvou je, že sa elektróny začnú pohybovať koordinovaným spôsobom, podobne ako to robia v magnete. Druhá vlastnosť súvisí s tým, ako sa elektróny usporadúvajú do dvoch energeticky najvýhodnejších stavov.

Bing Image Creator

Kombinácia týchto dvoch feroických vlastností vedie k vytvoreniu materiálu s multiferoickým magnetizmom, čo znamená, že na tento materiál je možné aplikovať magnetické pole a dosiahnuť niekoľko rôznych stavov.

To môže byť užitočné v rôznych aplikáciách pre úspory energie a zvýšenie účinnosti. Jednou z možných aplikácií je podľa vedcov vytvorenie magnetického pevného disku, ktorý by vďaka multiferoickým vlastnostiam ukladal oproti konvenčným pevným diskom až 2-krát viac údajov a spotreboval by menej energie.

Pošli nám TIP na článok



Teraz čítajú