Tre lag grafen afslører en ny slags magnet

Metaller har en stor tæthed af elektroner, og for at kunne se elektronernes bølgenatur er man nødt til at lave metalliske ledninger, der kun er få atomer brede. Imidlertid, i grafen - et atom tyk grafit - tætheden af ​​elektroner er meget mindre og kan ændres ved at lave en transistor. Som et resultat af den lave tæthed af elektroner, er elektronernes bølgenatur, som beskrevet af kvantemekanik, er lettere at observere i grafen.

Ofte i metaller som kobber bliver elektronen spredt for hver 100 nanometer, en afstand, der er cirka 1000 gange mindre end diameteren af ​​menneskehår, på grund af urenheder og ufuldkommenheder. Elektroner kan rejse meget længere i grafen, op til afstande på 10 mikrometer, en afstand, der er cirka 10 gange mindre end diameteren af ​​menneskehår. Dette realiseres ved at lægge grafen mellem lag af bornitrid. Lagene af bornitrid har få ufuldkommenheder til at hindre strømmen af ​​elektroner i grafen.

Når elektroner rejser lange afstande, antyder, at der er få ufuldkommenheder, man bemærker de svage hvisken fra elektroner, der "taler med hinanden". At reducere ufuldkommenhederne svarer til at gøre et rum stille for at gøre det muligt for den svage hvisken af ​​elektroniske interaktioner at udvikle sig mellem mange elektroner.

I en undersøgelse, ledet af ph.d.-studerende Biswajit Datta, Professor Mandar Deshmukhs gruppe ved TIFR indså netop denne form for stilhed, der tillader elektroniske interaktioner at blive observeret i tre lag af grafen. Undersøgelsen afslører en ny slags magnet og giver indsigt i, hvordan elektroniske enheder, der bruger grafen, kan laves til grundlæggende undersøgelser såvel som applikationer. Dette arbejde opdager magnetismen af ​​elektroner i tre lag af grafen ved en lav temperatur på -272 Celsius. Elektroners magnetisme opstår fra de koordinerede "hvisken" mellem mange elektroner.