Чудесный материал графен только что побил еще один крупный рекорд в физике
Графен — это особый материал. Среди его многочисленных талантов он может действовать как сверхпроводник, генерировать сверхредкую форму магнетизма и открывать совершенно новые квантовые состояния.
Теперь у графена есть еще одна удивительная заслуга: он может регистрировать уровни магнитосопротивления без необходимо понизить температуру до абсолютного нуля.
Высокое магнитосопротивление — способность материала изменять свое электрическое сопротивление в ответ на магнитное поле — встречается относительно редко, однако материалы, которые могут изменять свои свойства таким образом, полезны в компьютерах, автомобилях и медицинском оборудовании.
Наиболее интересное поведение графена и действительно самые высокие уровни магнитосопротивления обычно наблюдаются при сверхнизких температурах.
В последнем эксперимента исследователи из Манчестерского и Ланкастерского университетов в Великобритании подвергли высококачественный графен воздействию магнитных полей при комнатной температуре и измерили его отклик.
«За последние 10 лет электронное качество графена устройства значительно улучшились, и все, кажется, сосредоточены на поиске новых явлений при низких температурах жидкого гелия, игнорируя то, что происходит в условиях окружающей среды», — говорит материаловед Алексей Бердюгин из Манчестерского университета.
«Мы решили увеличить нагрев, и неожиданно обнаружилось целое множество неожиданных явлений».
Исследователи использовали чистую и немодифицированную форму графена, гарантируя, что только температура может изменить его проводимость. Повышение температуры возбуждает заряженные частицы внутри материала, обнажая промежутки или «дыры», когда они прыгают.
Под воздействием стандартных постоянных магнитов нагретый графен продемонстрировал реакцию магнитосопротивления, превышающую 100 процентов, которого никогда раньше не было ни в одном материале, установив новый рекорд. Для сравнения: при комнатной температуре и в реальных магнитных полях электрическое сопротивление большинства металлов и полупроводников изменяется лишь на долю 1 процента.
Это вплоть до подвижности и баланса отрицательно заряженных электронов и положительно заряженных дырок, остающихся после движения электронов, говорят исследователи.
«Нелегированная высококачественная графен при комнатной температуре дает возможность исследовать совершенно новый режим, который в принципе можно было открыть еще десять лет назад, но почему-то все упускали из виду», — говорит физик Леонид Пономаренко из Ланкастерского университета в Великобритании.
«Мы планируем изучить этот режим странного металла, и, конечно же, последуют более интересные результаты, явления и приложения».
Был еще один интересный результат тестирования. По мере повышения температуры неизменный графен стал тем, что известно как «странный металл», тип материала, который мы до сих пор не до конца понимаем.
Что мы знаем об этих металлах, так это то, что они действуют определенным образом. мы не ожидаем, и это было верно для графена здесь. В частности, взаимосвязь между температурой и электрическим сопротивлением работает не так, как в обычных металлах.
Хотя это исследование не имеет непосредственных последствий для реального мира, оно значительно расширяет наше понимание того, как материалы и их работы по физике — и проливает больше света на то, насколько особенным и универсальным является графен.
«Люди, работающие с графеном, такие как я, всегда чувствовали, что эта золотая жила физики должна была быть исчерпана давным-давно», — говорит физик и материалы. ученый Андре Гейм из Манчестерского университета.
«Материал постоянно доказывает, что мы ошибаемся, находя еще одно воплощение. Сегодня я должен снова признать, что графен мертв, да здравствует графен».
Исследование опубликовано в журнале Nature.
