MIT’deki araştırmacılar, malzemede daha önce gözlemlenmeyen bazı heyecan verici manyetik özelliklere ve elektronik özelliklere sahip bir grafen levha konfigürasyonu keşfettiler.
Grafen, 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 alıp ince katmanlarını ayırdılar. Daha sonra bunlardan beşini eşkenar dörtgen şeklinde (eğimli bir blok gibi) düzenlediler ve özelliklerini ölçtüler.
İlk olarak, bu beş katmanlı grafenin, çok nadir görülen, “multiferroik” adı verilen özel bir manyetik özelliği vardı. Sanki alışılmamış manyetizma yeterli değilmiş gibi, aynı zamanda multiferroik durumun nedeni olan ve ekibin ferrovalletriklik adını verdiği benzersiz bir elektronik davranış da sergiledi.
MIT’de fizik yardımcı doçenti olan ekip lideri Long Ju, yaptığı açıklamada “Grafen muhteşem bir malzeme” dedi. “Eklediğiniz her katman aslında yeni bir malzeme yaratıyor. Ve şimdi, ilk kez, beş grafen katmanında ferrovalletrikliği ve alışılmadık manyetizmayı görüyoruz. Ancak bu özelliği bir, iki, üç veya dört katmanda görmüyoruz.”
Katmanların düzenlenmesi ve numunenin mutlak sıfıra yakın yerleştirilmesi, elektronlar arasında etkileşimler yaratabilir. Kuantum etkileşimleri sistemin genel davranışını belirlemede rol oynar.
Joo, “Beş katmandaki elektronlar, çok yavaş hareket ettikleri ve diğer elektronlarla etkili bir şekilde etkileşime girmelerine olanak tanıyan bir kafes ortamında bulunuyorlar” diye ekledi. “Elektron korelasyon etkileri daha sonra hakim olmaya başlıyor ve belirli tercih edilen ferroik düzenlerde koordine olmaya başlayabilirler.”
Ferroiğin ilk özelliği, tıpkı normal bir mıknatıstaki elektronların dönüşleri boyunca hizalanması gibi, tüm elektronların yörünge hareketlerini koordine etmesidir. Ferroiğin ikinci özelliği, elektronların grafen içinde işgal edebileceği en düşük iki enerji durumu olan “vadiler” ile ilgilidir. Genellikle elektronlar birini veya diğerini ayırt etmez. Ancak 5 katmanlı malzemeyle birini diğerinden daha fazla seçin.
Bu iki özellik, genel manyetizmanın multiferroik olmasına neden olur ve birden fazla tercih edilen durumu elde etmek için malzemeye manyetik alanların uygulanmasına olanak tanır. Geleneksel malzeme ve cihazlara göre daha yüksek verimliliğe sahip uygulamalarda faydalı olabilirler.
Ju, “Malzemedeki multiferroik özelliklerin varlığı, manyetik bir sabit sürücüye yazarken enerji ve zamandan tasarruf edebilirseniz, aynı zamanda geleneksel cihazlara kıyasla iki kat daha fazla bilgi depolayabileceğiniz anlamına gelir” dedi.
Bu yazı DSpace adresinden derlenmiştir.