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合适的条件,石墨烯可以成为绝缘体,也被发现罕见的磁性

石墨烯是一种由单层碳原子按蜂窝状排列而成的材料。它很轻并且还导电,它在电子和传感器中的应用前景非常好。

合适的条件,石墨烯可以成为绝缘体,也被发现罕见的磁性

石墨烯是世界上最强的材料之一,通常不具有磁性。但新的研究发现,当石墨烯堆积和扭曲时,它会产生一种罕见的磁性。

研究人员在10月12日的《自然物理学》杂志上报道说,磁场不是由单个石墨烯层中的电子自旋产生的,而是由三层石墨烯结构中所有三层中电子的集体旋转产生的。

合适的条件,石墨烯可以成为绝缘体,也被发现罕见的磁性

“我们想知道,如果我们把石墨烯单层和双层结合成一个扭曲的三层系统,会发生什么,”纽约哥伦比亚大学的物理学家、这篇新论文的资深作者Cory Dean在一份报告中说,“我们发现,改变石墨烯层的数量赋予这些复合材料一些以前从未见过的令人兴奋的新特性。”

迪恩和他的同事们把两层石墨烯叠在一起,然后在上面再加上一层,使石墨烯层旋转1度。然后,他们在各种情况下研究了这种石墨烯三明治,包括略高于绝对零度(所有分子运动停止的点)。在这样低的温度下,他们发现石墨烯停止了导电,而是变成了绝缘体。

他们还发现,他们可以通过施加电场来控制石墨烯的扭曲堆叠的性质。当电场方向为一个方向时,系统表现为扭曲的双层石墨烯。当他们把石墨烯的四层结构颠倒过来时,他们就得到了扭曲的石墨烯结构。

最奇怪的是三层结构中出现的罕见磁性。另一个研究小组在《先进材料》杂志上发表的一项研究发现,石墨烯与氮化硼结合会产生一个奇怪的磁场;这个磁场是由石墨烯中的碳和氮化硼中的硼的分子键产生的。这项新的研究表明,这种相同类型的磁性可以单独在纯石墨烯中发生,仅仅是因为碳分子之间的相互作用。

“纯碳不具有磁性,”这项研究的合著者、西雅图华盛顿大学的物理学家马修·扬科维茨在报告中说,“值得注意的是,我们可以将我们的三块石墨烯片以正确的扭转角排列来设计这种特性。”

该结构还包含一些区域,其特性不受层扭曲的影响。研究报告的合著者、华盛顿大学的徐晓东(音)在报告中说,“这种材料中的这些独特区域可以用于数据存储或量子计算应用。”

研究人员现在正计划深入研究石墨烯结构的基本性质。而目前的这些发现,只是个开始而已。

原创文章,作者:Snail先生,如若转载,请注明出处:http://www.zgsmx.cn/22792.html

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