Grafende Olağanüstü Elektronik Davranış Gözlemlendi

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden araştırmacılar, bazı heyecan verici manyetik özelliklere ve daha önce bir malzemede görülmemiş bir elektronik özelliğe sahip bir grafen katmanları konfigürasyonu keşfettiler.

Grafen Nedir? Grafende Olağanüstü Keşif!

Grafen, kendi içinde oldukça sıra dışı özelliklere sahip, atom kalınlığında bir karbon tabakasıdır. Atomlar altıgen bir kafes şeklinde düzenlenmiştir ve malzeme çok güçlüdür ve elektrik iletebilmektedir.  Araştırmacılar kalemin içindeki malzeme olan grafiti aldılar ve ondan en ince katmanları ayırdılar. Daha sonra bunlardan beşini eşkenar dörtgen şeklinde eğimli bir blok gibi düzenlediler ve özelliklerini ölçtüler.

Her şeyden önce, bu 5 katmanlı grafen, "multiferroik" durum olarak adlandırılan ve çok nadir görülen tuhaf bir manyetik özellik sergiledi. Alışılmadık manyetizma yeterli değilse, aynı zamanda ekibin ferro-valleytriklik adını verdiği, multiferroik durumun nedeni olan benzersiz bir elektronik davranış türüne de sahipti. 

MIT'de fizik profesörü yardımcısı olan takım lideri Long Ju, yaptığı açıklamada, şu ifadeleri kulland:

- Grafen büyüleyici bir malzemedir.

- Eklediğiniz her katman size aslında yeni bir malzeme kazandırıyor. Ve şimdi ferro-valleytrikliği ve alışılmadık manyetizmayı beş grafen katmanında ilk kez görüyoruz. Ancak bu özelliği bir, iki, üç veya dört katmanda görmüyoruz.

Katmanların düzenlenmesi ve numunenin mutlak sıfıra yakın yerleştirilmesi, elektronlar arasındaki etkileşimlerin ortaya çıkmasına olanak tanır. Sistemin genel davranışını yaratan kuantum etkileşimleri söz konusudur.

Ju, şu sözleri söyledi:

- Beş katmanda elektronlar çok yavaş hareket ettikleri bir kafes ortamında bulunurlar, böylece diğer elektronlarla etkili bir şekilde etkileşime girebilirler" diye ekledi. "İşte o zaman elektron korelasyon etkileri hakim olmaya başlar ve belirli tercih edilen ferroik düzenlerde koordine olmaya başlayabilirler.

İlk ferroik özellik, normal bir mıknatıstaki elektronların dönüşleri boyunca hizalanmalarına benzer şekilde, tüm elektronların yörünge hareketlerini koordine etmesidir. İkinci ferroik özellik, elektronların grafen içinde işgal edebileceği en düşük iki enerji durumu olan "vadiler" ile ilgilidir. Genellikle elektronlar biri veya diğeri arasında ayrım yapmaz. Ancak 5 katmanlı malzemede birini diğerine göre daha fazla seçiyorlar.

Bu iki özellik, multiferroik olan genel bir manyetizma ile sonuçlanır; böylece birden fazla tercih edilen durumu elde etmek için bir malzemeye manyetik alanlar uygulanabilir. Bunlar, geleneksel malzeme ve cihazlardan daha yüksek verimliliğe sahip uygulamalarda faydalı olabilir.

Ju, en son olarak şu ifadeleri ekledi:

- Tek bir malzemede multiferroik özelliklere sahip olmak, manyetik bir sabit disk yazmak için enerji ve zamandan tasarruf sağlayabiliyorsanız, aynı zamanda geleneksel cihazlara kıyasla iki kat daha fazla bilgi depolayabileceğiniz anlamına gelir.