Super-specijalni materijal grafen nastavlja da iznenađuje i fascinira naučnike, ovog puta otkrivajući retko elektronsko stanje nazvano ‘fero-valleitriciti’, koje se javlja kada je grafen složen u određenu petoslojnu kombinaciju.
Kada je u ovom novom stanju, naslaga grafena pokazuje čudno i divno magnetno i elektronsko ponašanje, kako su izvestili istraživači sa Masačusetskog tehnološkog instituta (MIT), Univerziteta Harvard i Nacionalnog instituta za nauku o materijalima u Japanu.
Korišćenje grafena na ovaj način moglo bi da pomogne u razvoju i klasičnih i kvantnih računara, prema timu, posebno u smislu stvaranja rešenja za skladištenje podataka koja nude velike kapacitete, ali koja takođe zahtevaju relativno malo energije za rad.
„Grafen je fascinantan materijal“, kaže fizičar Long Ju sa MIT-a. „Svaki sloj koji dodate daje vam u suštini novi materijal.“
„A sada je ovo prvi put da vidimo fero-dolinu i nekonvencionalni magnetizam u pet slojeva grafena. Ali ne vidimo ovo svojstvo u jednom, dva, tri ili četiri sloja.“
Feroični materijali pokazuju neku vrstu koordinisanog ponašanja u svojim električnim, magnetnim ili strukturnim svojstvima – poput magneta, na primer, koji ima elektrone koji se svi okreću i usmeravaju u istom pravcu, a da ih ne usmerava spoljašnje magnetno polje.
U drugim materijalima, elektroni bi se umesto toga mogli poravnati u malim vrtlozima. Da bi bio multiferoičan, isti materijal mora pokazati više vrsta koordinisanog ponašanja.
Na osnovu svojih proračuna, istraživači su mislili da grafen može postati multiferoičan ako je pet slojeva raspoređeno u romboedarski obrazac (koji se ne razlikuje od pilećih žičanih ograda naslaganih jedan na drugi).
Ono što je važno, ovo stvara okruženje u kome se elektroni usporavaju i počinje da se dešava feroično poravnanje. Kroz blisku analizu grafenskih pahuljica koje su se prirodno formirale u pet slojeva iu ovom konkretnom obrascu, istraživači su zaista videli multiferoično ponašanje.
Prvo, postojao je nekonvencionalni magnetizam, gde su elektroni koordinirali svoje orbitalno kretanje (a ne njihov spin ili rotaciju, kao kod standardnog magneta). Drugo, elektroni su pokazali tendenciju da se talože u jednoj određenoj elektronskoj ‘dolini’ (ili niskoenergetskom stanju), dok u standardnom grafenu ne pokazuju nikakvu prednost.
Tim je pokazao da se oba ova feroična svojstva mogu kontrolisati električnim poljem. Iako je sve ovo za sada na visokom nivou i tehničko, na kraju bi se moglo koristiti za razvoj kompjuterskih čipova koji mogu da skladište duplo više podataka – jer se elektronima materijala može manipulisati na dva načina, a ne na jedan.
„Znali smo da će se nešto zanimljivo dogoditi u ovoj strukturi, ali nismo znali šta tačno, sve dok to nismo testirali“, kaže fizičar Džengguang Lu sa MIT-a.
„Ovo je prvi put da smo videli fero-doline troniku, a takođe i prvi put da smo videli koegzistenciju fero-doline tronike sa nekonvencionalnim fero-magnetom.
