Merilendo universiteto (JAV) tyrėjams pavyko aptikti būdą, leidžiantį valdyti magnetines grafeno savybes. Tikimasi, kad šis atradimas padės patobulinti magnetinius duomenų saugojimo įrenginius bei laisvosios kreipties atmintines.
Merilendo universiteto (JAV) tyrėjams pavyko aptikti būdą, leidžiantį valdyti magnetines grafeno savybes. Tikimasi, kad šis atradimas padės patobulinti magnetinius duomenų saugojimo įrenginius bei laisvosios kreipties atmintines.
Tyrėjų komandai, kuriai vadovavo Merilendo universiteto Nanofizikos ir pažangiųjų medžiagų centro profesorius Maiklas Fureris (Michael Fuhrer), šis atradimas pastaruoju metu yra vienas iš daugelio nagrinėjant grafeno paslaptis.
Grafenu yra vadinamas korėtas vos vieno atomo storio anglies lakštas. Jis ypatingas tuo, kad yra maždaug 200 kartus tvirtesnis už plieną, o elektros srovę kambario temperatūroje praleidžia geriau už bet kokią žinomą medžiagą. Daugelis mokslininkų yra įsitikinę, jog grafenas gali sukelti tikrą perversmą nanotechnologijose. 2010 metų fizikos Nobelio premiją gavo Konstantinas Novosiolovas (Konstantin Novoselov) ir Andrejus Geimas (Andre Geim) už 2004 metų atradimą, atvėrusį kelią grafeno gamybai.
Naujausiame savo darbe Merilendo universiteto tyrėjai teigia, jog grafeno vakansijos (vietos, kuriose nėra anglies atomų) elgiasi tarytum mažyčiai magnetukai – įgyja tam tikrą magnetinį momentą. Dar įdomiau tai, kad šie magnetiniai momentai stipriai sąveikauja su grafene elektros srovės tekėjimą formuojančiais elektronais, taip žemoje temperatūroje sukeldami nemažą papildomą varžą. Šis reiškinys yra žinomas Kondo efekto vardu. Mokslininkai gautus rezultatus publikavo prestižiniame „Nature Physics“ žurnale.
Kondo efektas paprastai yra siejamas su papildomu mažo kiekio magnetinio metalo atomų (pavyzdžiui, geležies arba nikelio) įterpimu į nemagnetinį metalą (pavyzdžiui, auksą arba varį). Pasak M. Furerio, aptikti Kondo efektą grafene, turinčiame vakansijų, yra gana stebinantis reiškinys dėl dviejų priežasčių.
„Visų pirma, mes tyrinėjome sistemą, išimtinai sudarytą tik iš anglies, vadinasi, nebuvo įterpta jokių įprastinių magnetinių priemaišų, – dėsto profesorius. – Antra, grafenas pasižymi labai nedideliu elektronų tankiu, o tai reiškia, kad Kondo efektas turėtų pasireikšti esant itin žemoms temperatūroms“.
Tyrėjai išsiaiškino, jog būdinga Kondo efekto pasireiškimo temperatūra grafenui, savyje turinčiam vakansijų, siekia 90 K, o šis skaičius yra palyginamas su metalų, pasižyminčių itin dideliu elektronų tankiu, rezultatais. Mokslininkai taip pat atkreipė dėmesį, kad Kondo temperatūrą galima reguliuoti keičiant užtūros įtampą – toks reiškinys metaluose nebuvo stebėtas. Tyrėjai daro išvadą, jog tokia pati neįprasta grafeno elektronų savybė elgtis taip, tarsi šie neturėtų masės, verčia juos labai stipriai sąveikauti su tam tikros rūšies priemaišomis, pavyzdžiui, vakansijomis. Visa tai pasireiškia stipriu Kondo efekto ganėtinai aukštoje temperatūroje.
M. Fureris mano, jog jeigu grafene pavyktų tinkamai išdėlioti vakansijas, galėtų pasireikšti feromagnetizmas. „Atskirus magnetinius momentus gali sugrupuoti Kondo efektas, verčiantis juos tvarkingai išsirikiuoti viena kryptimi“, – prideda jis.
Gautas rezultatas atitiktų feromagnetą, pavyzdžiui, geležį, tiktai sudarytą vien iš anglies. Magnetizmas grafene galėtų atverti kelią naujos rūšies nanomasteliniams magnetinių laukų jutikliams. O derindami magnetizmą su puikiomis šios medžiagos elektrinėmis savybėmis, mokslininkai galėtų pagalvoti apie naujus proveržius spintronikoje, kurioje išnaudojamas ne tik elektrono krūvis, bet ir savasis magnetinis momentas – sukinys.
„Tai atveria naujas galimybes grafeno „defektų inžinerijai“ – tam tikrų atomų pašalinimui tam, kad būtų suformuotos pageidaujamos magnetinės savybės“, – apibendrina M. Fureris.
