Ανώμαλος μαγνήτης από στριμμένο γραφένιο

Στα επόμενα πειράματα με το γραφένιο δύο στρωμάτων, το οποίο συσφίχθηκε προκαταρκτικά μεταξύ φύλλων νιτριδίου του βορίου, αποδείχθηκε ότι καθορίζει τη μετάβαση της ουσίας σε μαγνητική κατάσταση.

Λόγω του γεγονότος ότι ήταν δυνατό να διορθωθεί αυτό το φαινόμενο, ήταν δυνατό να επιβεβαιωθεί η παρουσία του ανώμαλο φαινόμενο Hall και ανώμαλη μαγνητική υστέρηση. Εξηγήθηκε από το πιο σπάνιο φαινόμενο - τροχιακός σιδηρομαγνητισμός.

Τα ερευνητικά δεδομένα δημοσιεύθηκαν σε επιστημονικό περιοδικό Επιστήμη.

Τι είναι το γραφένιο

Το Graphene είναι ένα πραγματικά μοναδικό υλικό που είναι μια αλλοτροπική τροποποίηση καθαρού άνθρακα, ο οποίος είναι ένας επίπεδος εξαγωνικός κρύσταλλος.

Και αυτή η ουσία είναι προικισμένη με ασυνήθιστες παραμέτρους σε πολλές κατηγορίες. Επομένως, επιστήμονες σε όλο τον κόσμο διεξάγουν μια μεγάλη ποικιλία πειραμάτων με το γραφένιο, προκειμένου να επεκτείνουν περαιτέρω το φάσμα των ασυνήθιστων ιδιοτήτων.

Έτσι, μόλις πριν από μερικά χρόνια, το γραφένιο ανακαλύφθηκε ότι έχει μοναδικές ιδιότητες αγωγιμότητας ως αποτέλεσμα πειραμάτων με τη γωνία περιστροφής των στρωμάτων από τη λεγόμενη «μαγική» γωνία το ένα με το άλλο.

Η φυσική αυτής της ανακάλυψης συσχετίστηκε με το σχηματισμό ενός υπερπλέγματος (επαναλαμβανόμενο μοτίβο moiré).

Αυτή η ανακάλυψη έπληξε κυριολεκτικά την επιστημονική κοινότητα και σχεδόν όλα τα εργαστήρια άρχισαν να πειραματίζονται ενεργά με στριμμένο γραφένιο.

Νέα ανακάλυψη

Μια διεθνής ερευνητική ομάδα Αμερικανών και Ιαπώνων εμπειρογνωμόνων με επικεφαλής τον David Goldhaber-Gordon (Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ), σχεδίαζε μόνο να επαναλάβει το πείραμα των συναδέλφων της για να αναδημιουργήσει τις συνθήκες υπεραγωγιμότητας διπλής στιβάδας γραφένιο.

Όμως, κατά τη διάρκεια του πειράματος, ανακαλύφθηκε μια εντελώς νέα ιδιότητα του υλικού.

Όπως αποδείχθηκε, με μια συγκεκριμένη πλήρωση των ζωνών ηλεκτρικής ενέργειας, καταγράφηκε ένα ισχυρό εφέ Hall (ο σχηματισμός μιας εγκάρσιας διαφοράς δυναμικού κατά τη διέλευση από το υλικό ενός ηλεκτρικού ρεύμα).

Συνήθως, το φαινόμενο Hall σχηματίζεται μόνο παρουσία εξωτερικής πηγής μαγνητικού πεδίου. Αλλά κατά τη διάρκεια του πειράματος, δεν υπήρχε τέτοια πηγή και αποδεικνύεται ότι η επιστημονική ομάδα κατέγραψε το ανώμαλο αποτέλεσμα Hall, και το μαγνητικό πεδίο σχηματίστηκε απευθείας στο υλικό, η σιδηρομαγνητική φύση του οποίου επιβεβαιώθηκε με στερέωση υστέρηση.

Πώς λειτουργεί όλα

Οι επιστήμονες εξήγησαν αυτό το ασυνήθιστο αποτέλεσμα ως εξής:

Στο γραφένιο στριμμένο με έναν συγκεκριμένο τρόπο, σχηματίστηκε μια επίπεδη ενεργειακή ζώνη, όπου τα σωματίδια είναι προικισμένα με αποτελεσματική μηδενική ενέργεια. Σε αυτήν την περιοχή, η κίνηση συμβαίνει χωρίς αλληλεπίδραση μεταξύ τους και με άλλα στοιχεία. Αυτό καθορίζει τις υπεραγωγικές ιδιότητες του υλικού.

Αυτό σημαίνει ότι κάθε κυψελίδα μονάδας του σχηματιζόμενου υπερπλέγματος περιέχει τέσσερα ηλεκτρόνια με ζεύγη διαφορετικών περιστροφών περιστροφής και τροχιάς.

Έτσι ήταν δυνατόν να αποδειχθεί ότι η πλήρωση της ζώνης υπερτριβής με 3⁄4 είναι ακριβώς υπεύθυνη για το σχηματισμό μαγνητισμού.

Σημαντική σημείωση. Πρέπει να γίνει κατανοητό ότι η πλήρωση 3⁄4 σημαίνει το γεγονός ότι η οργάνωση των ηλεκτρονίων διασφαλίζει ότι τρεις ζώνες είναι πλήρως γεμάτες και η τέταρτη παραμένει ανεκπλήρωτη.

Έτσι, τα ηλεκτρόνια πολώνονται σε περιστροφές και τροχιακές καταστάσεις. Αυτό είναι υπεύθυνο για τον σχηματισμό του ανώμαλου φαινομένου Hall, το οποίο ανακαλύφθηκε ως αποτέλεσμα πειραμάτων.

Γιατί έγινε δυνατό

Αυτό το αποτέλεσμα έγινε δυνατό επειδή έγιναν μόνο δύο αλλαγές, δηλαδή:

• Εκτός από τη στιβάδα γραφενίου, οι επιστήμονες άλλαξαν επίσης το σταθερό στρώμα νιτριδίου του βορίου.
• Επιλέχθηκε επίσης η γωνία περιστροφής 1,2 μοιρών (προηγουμένως η γωνία ήταν 1,1 μοίρες).

Άνοιγμα προοπτικών

Παρόλο που το παραγόμενο πεδίο είναι εξαιρετικά μικρό, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί στην πράξη. Έτσι, για παράδειγμα, με βάση αυτό το εφέ, μπορείτε να δημιουργήσετε νέες συσκευές αποθήκευσης, όπου η σταθεροποίηση των πληροφοριών λαμβάνει χώρα στα λεγόμενα μαγνητικά bit, τα οποία δεν επηρεάζουν το ένα το άλλο.

Πόσες περισσότερες ανακαλύψεις θα κάνουν οι επιστήμονες μελετώντας το γραφένιο είναι άγνωστο. Το πιο σημαντικό είναι ότι βρίσκουν την εφαρμογή τους στην καθημερινή ζωή και είναι χρήσιμα στην κοινωνία.

Εάν σας άρεσε το υλικό, αρέσει και δημοσιεύστε ξανά αυτό το άρθρο. Ευχαριστώ για την προσοχή!

Το αρχικό άρθρο δημοσιεύεται στον ιστότοπο https://energofiksik.com/