Magneettinen suprajohtavuus grafeenipinoissa
Grafeenikerrosten pinoaminen luo materiaalin, joka voi kuljettaa sähköä ilman vastustusta ja käyttäytyä kuin magneetti kylmissä lämpötiloissa.
Grafiitti on valmistettu grafeenikerroksista-hiiliatomien latiamaisia arkkeja-, jotka ovat pinottuja ja voivat helposti hiutaleet paineen alaisena, kuten kirjoitettaessa paperille.Yhden grafiittihiutaleessa voi olla miljoonia grafeenikerroksia, yleensä kohdistettuna niin, että kaikki muut kerrokset vastaavat.Joillakin alueilla on kuitenkin erilainen pinoamismalli, joka muodostaa portaikon kaltaisen rakenteen.MIT: n tutkijat havaitsivat, että kun neljä tai viisi grafeenikerrosta on pinottu tällä ”rhomboedrisella” tavalla, materiaalilla on ainutlaatuisia elektronisia ominaisuuksia, joita ei löydy tavallisesta grafiitista.
Tutkimuksessaan fyysikot eristivät romboedrisen grafeenin hiutaleet grafiitista ja suorittivat sähkökokeita.He havaitsivat, että kun hiutaleet jäähdytetään 300 millikelviiniin (noin -273 celsiusastetta), materiaalista tulee suprajohtava, mikä antaa sähkövirran virtata ilman vastustusta.
He havaitsivat myös, että ulkoisen magneettikentän muuttaminen ylös ja alas voisi vaihtaa hiutaleet kahden supra johtavan tilan välillä, samanlainen kuin magneetti.Tämä viittaa siihen, että suplajohteella on sisäinen magneettisuus.Tätä kytkintä ei löydy muista suprajohteista.
Tutkijat testasivat, kuinka tämä uusi suprajohtava tila reagoi ulkoiseen magneettikenttään.He levittivät magneettikentän ja jännitteen materiaaliin ja mittasivat tuloksena olevan sähkövirran.Kun he vaihtoivat magneettikenttää negatiivisesta positiiviseen napaisuuteen ja takaisin, he havaitsivat, että materiaali pysyi suprajohtavassa, nollaresistenssitilassaan, paitsi kahdessa pisteessä-toisessa jokaisessa magneettisessa napaisuudessa.Näissä kohdissa vastus nousi hetkeksi ennen pudottamista takaisin nollaan ja materiaali palasi suprajohtavaan tilaansa.
Tutkijat näkivät saman epätavallisen käyttäytymisen kuudessa näytteessä ja uskovat, että se johtuu rhomboedrisen grafeenin erityisestä pinoamisesta.Hyvin kylmissä lämpötiloissa elektronit hidastuvat ja alkavat olla vuorovaikutuksessa.Nämä vuorovaikutukset saavat elektronit pariksi ja liikkumaan ilman vastustusta - tämä on suprajohtavuus.
Tässä materiaalissa kaikki elektronit liikkuvat samaan suuntaan tai "laaksoon", joten kun ne pariksi, heidän liikkeensä ei peruutu.Tämä luo suprajohtavia pareja spinillä, jotka yhdessä voivat tuottaa sisäänrakennetun magnetismin.