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扭曲的石墨烯展示出未曾見過的磁力形式

據外媒報道,石墨烯是一種排列在晶格中的碳原子薄片,雖然它非常簡單,但它的新特性卻讓科學家們着實吃驚了一把。來自斯坦福大學的一個研究小組最近取得了一系列的突破,他們發現石墨烯可以在特定方式的排列下産生磁場。以前,這種特殊形式的磁力隻是理論化的東西。

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由于石墨烯隻有一個原子那麼厚,所以實際上它算是二維的,這就迫使穿過石墨烯的電子隻能沿着兩個軸運動,而這産生了一系列不同尋常的性質進而使石墨烯獲得了“神奇材料”的稱号。

據了解,石墨烯薄片可以通過其他方式堆疊和處理從而獲得不同的功能。在去年的一項研究中,麻省理工學院的一個研究小組就發現石墨烯可以成為超導體,這意味着電流可以在零電阻的情況下自由通過。

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着手于重現這些結果的斯坦福大學研究小組則在此過程中無意讓石墨烯顯示出了磁性。他們在向石墨烯樣品中注入電流時發現了這點。通常情況下這種情況需要一個磁場才能發生,但奇怪的是,當外部磁場被關掉之後其電壓仍保持不變,這也就意味着石墨烯自身形成了一個内部磁場。

這項研究的首席研究員David Goldhaber-Gordon說道:“據我們所知,這是已知第一個關于物質中軌道鐵磁性的例子。如果磁性是由自旋極化引起那麼就不會看到霍爾效應。然而我們不僅看到了霍爾效應而且還是一個巨大的霍爾效應。”

這種奇怪的吸引力來自于該團隊在制造過程中做出的兩項看似微不足道的改變。第一個改變處于六方氮化硼薄層之間的兩層石墨烯,研究小組将其中一層進行了旋轉使其跟扭曲的雙層石墨烯對齊;第二個改變則是團隊經過深思熟慮的,研究人員将石墨烯薄片的失衡度提高了1.2度。

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研究小組表示,扭曲的雙層石墨烯産生的磁場非常微弱–大概是普通冰箱磁鐵的100萬倍–但這可能對某些應用有用。

過去,石墨烯曾被制成磁性材料,但通常需要摻雜雜質或跟其他磁性材料結合才行。

相關研究報告已發表在《科學》雜志上。

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