Viisi kerrosta grafeenia

Massachusetts Institute of Technologyn (MIT) fyysikot ja kollegat ovat eristäneet viisi erittäin ohutta grafiittihiutaletta, jotka on sitten pinottu tietyssä järjestyksessä, jolloin tuloksena oleva materiaali voidaan virittää osoittamaan kolme tärkeää ominaisuutta, joita ei ole koskaan ennen nähty luonnongrafiitissa.

"Se on tavallaan kuin yhden luukun ostokset", sanoo Long Ju, MIT:n fysiikan laitoksen apulaisprofessori. "Tässä tapauksessa emme koskaan ymmärtäneet, että kaikki nämä mielenkiintoiset asiat on upotettu grafiittiin. On hyvin harvinaista löytää materiaaleja, jotka voivat isännöidä näin monia ominaisuuksia."

Jo pitkään on grafeenilevyjen pinoaminen ja niiden kiertäminen pienessä kulmassa on tuonut esiin uusia ominaisuuksia suprajohtavuudesta magnetismiin. Näin on syntynyt "twistroniikan" ala.

Nykyisessä työssä "löysimme mielenkiintoisia ominaisuuksia ilman kiertämistä", sanoo Ju.

Nyt tutkijat huomasivat, että materiaali voi olla eristävää, magneettista tai topologista".

"Työmme perustaa romboedrisesti pinotun monikerroksisen grafeenin erittäin viritettäväksi alustaksi näiden uusien vahvasti korreloivan ja topologisen fysiikan tutkimiseksi", Ju ja hänen kollegansa päättelevät.

Noin viikkoa aikaisemmin MIT:n fyysikot löysivät grafeenista toisen yllättävän ominaisuuden: Kun grafeeni on pinottu viiteen kerrokseen, romboedrisen kuvion mukaisesti, se saa hyvin harvinaisen, "moniferroisen" tilan, jossa materiaalissa on sekä epätavallista magnetismia että eksoottista elektronista käyttäytymistä, jonka tiimi on nimennyt ferro-valleytricity:ksi.

"Kyseessä on ensimmäinen kerta, kun näemme ferro-laaksoisuutta ja epätavallista magnetismia viidessä grafeenikerroksessa. Mutta emme näe tätä ominaisuutta yhdessä, kahdessa, kolmessa tai neljässä kerroksessa." sanoo tätäkin tutkimusta johtanut fysiikan apulaisprofessori Long Ju.

Löytö voi auttaa insinöörejä suunnittelemaan erittäin pienen tehonkäytön ja suuren kapasiteetin datan tallennuslaitteita klassisille ja kvanttisille tietokoneille.

"Multiferroisten ominaisuuksien olemassaolo yhdessä materiaalissa tarkoittaa, että jos magneettisen kiintolevyn kirjoittaminen säästäisi energiaa ja aikaa, voit myös tallentaa kaksinkertaisen määrän informaatiota perinteisiin laitteisiin verrattuna", Ju sanoo.

Aiheesta aiemmin:

Atomien ja eksitonien twist

Erittäin viritettäviä komposiittimateriaaleja

Magneettisia yllätyksiä grafeeneissa