Графен представляет собой ультратонкий материал, состоящий из однослойной структуры атомов углерода. Несмотря на свою простоту, графен обладает уникальными физическими и химическими свойствами, которые привлекают внимание исследователей. Недавнее открытие, сделанное учеными из Стэнфордского университета, демонстрирует, что при деформации графена возможно возникновение магнитного поля. Ранее это явление считалось исключительно теоретическим.
Графен обладает двумерной структурой, ограничивающей движение электронов исключительно в плоскости. Это свойство обусловливает появление ряда необычных характеристик. В прошлом году ученые из Массачусетского технологического института успешно использовали данное свойство для создания сверхпроводящего материала путем скручивания двух слоев графена.
Исследователи из Стэнфорда предприняли попытку воспроизвести данный эксперимент. Они установили, что при пропускании электрического тока через графен и его последующей деформации материал приобретает магнитные свойства. Это не первый случай получения магнетизма в графене, однако ранее для этого использовались внешние магнитные поля или другие материалы.
Особенностью магнетизма деформированного графена является его отличие от традиционного ферромагнетизма, при котором происходит выравнивание спинов электронов. В данном случае магнетизм возникает вследствие линейного выравнивания орбитального движения электронов, что классифицируется как орбитальный ферромагнетизм.
Для проведения экспериментов ученые использовали два слоя графена, размещенные между тонкими слоями нитрида бора. Один из слоев нитрида бора был повернут на угол 1,2 градуса, что привело к деформации графена. Данный угол поворота незначительно превышает показатель, использованный в эксперименте Массачусетского института, однако оказался достаточным для возникновения магнитного поля.
Магнитное поле, создаваемое деформированным графеном, является весьма слабым, примерно в миллион раз слабее магнитов, используемых в холодильниках. Тем не менее, даже такое слабое поле обладает потенциалом для применения в различных областях.
Ученые отмечают, что двойной слой деформированного графена может быть легко переведен в магнитное состояние при минимальном энергопотреблении. Его магнитное состояние может быть детектировано с помощью электронных устройств. Возможность направления магнитного поля внутрь позволяет значительно увеличить плотность упаковки магнитных битов, что открывает перспективы для разработки новых методов хранения информации с высокой плотностью в будущем.
