מגנט חריג עשוי גרפן מעוות

בניסויים הבאים עם גרפן דו-שכבתי, שהוחזקו מראש בין יריעות של בורון ניטריד, התברר כי הוא מקבע את מעבר החומר למצב מגנטי.

בשל העובדה שניתן היה לתקן תופעה זו, ניתן היה לאשר את נוכחותה של אפקט הול חריג והיסטריה מגנטית חריגה. זה הוסבר על ידי התופעה הנדירה ביותר - פרומגנטיות מסלולית.

נתוני המחקר פורסמו בכתב עת מדעי מַדָע.

מה זה גרפן

גרפן הוא חומר ייחודי באמת המהווה שינוי אלוטרופי של פחמן מטוהר, שהוא גביש משושה שטוח.

וחומר זה ניחן בפרמטרים יוצאי דופן בכמה קטגוריות. לכן, מדענים ברחבי העולם עורכים מגוון רחב של ניסויים בגרפן במטרה להרחיב עוד יותר את ספקטרום המאפיינים יוצאי הדופן.

אז, רק לפני כמה שנים, התגלה כי גרפן הוא בעל תכונות ייחודיות של מוליכות כתוצאה מניסויים בזווית סיבוב השכבות בזווית המכונה "קסם" ביחס זה לזה.

הפיזיקה של התגלית הזו הייתה מתואמת עם היווצרות סריג-על (תבנית moiré חוזרת).

התגלית הזו פוצצה ממש את הקהילה המדעית, וכמעט כל המעבדות החלו להתנסות באופן פעיל בגרפן מעוות.

תגלית חדשה

קבוצה מדעית בינלאומית המורכבת ממומחים אמריקאים ויפנים בראשות דייוויד גולדהבר-גורדון (אוניברסיטת סטנפורד), תכננה רק לחזור על הניסוי של עמיתיה לשחזר את תנאי המוליכות העל גרפן דו שכבתי.

אך במהלך הניסוי התגלה מאפיין חדש לחלוטין של החומר.

כפי שהתברר, עם מילוי מסוים של אזורי הכוח החשמלי, נרשמה השפעה חזקה אולם (היווצרות הפרש פוטנציאלי רוחבי בעת מעבר בחומר החשמלי נוֹכְחִי).

ככלל, אפקט הול נוצר רק בנוכחות מקור חיצוני של שדה מגנטי. אך במהלך הניסוי לא היה מקור כזה ומתברר כי הקבוצה המדעית רשמה את אפקט הול החריג, ו השדה המגנטי נוצר ישירות בחומר, שאופיו הפרומגנטי אושר בקיבוע היסטריה.

איך הכל עובד

מדענים הסבירו את האפקט החריג הזה באופן הבא:

בגרפן המעוות בצורה מסוימת נוצר רצועת אנרגיה שטוחה, שבה החלקיקים ניחנים באנרגיה אפקטיבית. בתחום זה, תנועה מתרחשת ללא אינטראקציה זה עם זה ואלמנטים אחרים. זה מה שקובע את תכונות המוליכות העל של החומר.

משמעות הדבר היא כי כל תא יחידה של סריג העל שנוצר מכיל ארבעה אלקטרונים עם זוגות של מצבי ספין ומסלול שונים.

אז אפשר היה לקבוע שמילוי אזור הסורג-על ידי 3⁄4 אחראי בדיוק על היווצרות המגנטיות.

הערה חשובה. יש להבין כי מילוי ⁄4 פירושו העובדה שארגון האלקטרונים מבטיח כי שלושה אזורים מלאים לחלוטין, והרביעי נותר בלתי ממולא.

לפיכך, מתגלה כי האלקטרונים מקוטבים במצבי סיבוב ומסלול. זה אחראי להיווצרות אפקט הול חריג, שהתגלה כתוצאה מניסויים.

למה זה אפשרי

השפעה זו התאפשרה מכיוון שבוצעו רק שני שינויים, כלומר:

• בנוסף לשכבת הגרפן, המדענים העבירו גם את שכבת הבור ניטריד הקבועה.
• נבחרה גם זווית הפיתול של 1.2 מעלות (בעבר הזווית הייתה 1.1 מעלות).

סיכויי פתיחה

למרות שהשדה שנוצר הוא קטן ביותר, ניתן להשתמש בו גם בפועל. כך, למשל, על בסיס אפקט זה, אתה יכול ליצור התקני אחסון חדשים, שבהם קיבוע המידע מתרחש במה שמכונה ביטים מגנטיים שאינם משפיעים זה על זה.

כמה גילויים נוספים שמדענים יגלו על ידי לימוד גרפן לא ידוע. הדבר החשוב ביותר הוא שהם (תגליות) ימצאו את היישום שלהם בחיי היומיום ויהיו שימושיים לחברה.

אם אהבתם את החומר, אהבו אותו והפרסמו מאמר זה מחדש. תודה על תשומת הלב!

המאמר המקורי מתפרסם באתר https://energofiksik.com/