Forskere laver magnetisk grafen

grafen, et etatom tykt ark af kulstofatomer arrangeret i et sekskantet gitter, har mange eftertragtede egenskaber. Magnetisme er desværre ikke en af ​​dem. Magnetisme kan induceres i grafen ved at dope det med magnetiske urenheder, men denne doping har en tendens til at forstyrre grafens elektroniske egenskaber.

Nu er et team af fysikere ved University of California, Riverside har fundet en genial måde at fremkalde magnetisme i grafen og samtidig bevare grafenens elektroniske egenskaber. Det har de opnået ved at bringe en grafenplade meget tæt på en magnetisk isolator - en elektrisk isolator med magnetiske egenskaber.

"Det er første gang, at grafen er blevet gjort magnetisk på denne måde, " sagde Jing Shi, professor i fysik og astronomi, hvis laboratorium ledede forskningen. "Den magnetiske grafen får nye elektroniske egenskaber, så nye kvantefænomener kan opstå. Disse egenskaber kan føre til nye elektroniske enheder, der er mere robuste og multifunktionelle."

Fundet har potentiale til at øge brugen af ​​grafen i computere, som i computerchips, der bruger elektronisk spin til at gemme data.

Undersøgelsesresultater dukkede op online tidligere på måneden i Fysiske anmeldelsesbreve .

Den magnetiske isolator Shi og hans team brugte var yttriumjerngranat dyrket ved hjælp af lasermolekylær stråleepitaxi i hans laboratorium. Forskerne placerede et enkeltlags grafenark på et atomisk glat lag af yttriumjerngranat. De fandt ud af, at granat af yttriumjern magnetiserede grafenpladen. Med andre ord, grafen låner simpelthen de magnetiske egenskaber fra granat af yttriumjern.

Magnetiske stoffer som jern har en tendens til at forstyrre grafens elektriske ledning. Forskerne undgik disse stoffer og valgte yttriumjerngranat, fordi de vidste, at det fungerede som en elektrisk isolator, hvilket betød, at det ikke ville forstyrre grafens elektriske transportegenskaber. Ved ikke at dope grafenarket, men blot placere det på laget af yttriumjerngranat, de sikrede, at grafens fremragende elektriske transportegenskaber forblev uændrede.

I deres eksperimenter, Shi og hans team udsatte grafenen for et eksternt magnetfelt. De fandt ud af, at grafens Hall-spænding - en spænding i vinkelret retning på strømstrømmen - lineært afhang af magnetiseringen af ​​yttriumjerngranat (et fænomen kendt som den unormale Hall-effekt, ses i magnetiske materialer som jern og kobolt). Dette bekræftede, at deres grafenplade var blevet magnetisk.