کشف ویژگی مغناطیسی جدید در گرافن

پروفسور مایکل فوهرر، استاد فیزیک دانشگاه مریلند به‌همراه گروهش دریافته‌اند
که جای خالی اتم‌ها در ساختار گرافن که به‌نام «فضاهای خالی» نامیده می‌شوند،
دارای ممان مغناطیسی بوده و می‌توانند به‌عنوان آهن‌رباهای کوچک عمل کنند.
به‌علاوه، این ممان‌های مغناطیسی به شدت با الکترون‌های گرافن که جریان
الکتریکی را حمل می‌کنند، برهمکنش داشته و منجر به مقاومت الکتریکی اضافی
در دماهای پایین می‌شوند که به نام اثر Kondo نامیده می‌شود.

این گروه وابستگی دمایی اثر Kondo را در گرافن مطالعه کرده و دریافتند که
حتی در دماهای بالایی همچون ۹۰ درجه کلوین این اثر روی می‌دهد که قابل
مقایسه با فلزاتی است که چگالی الکترونی بسیار بالاتری دارند. به‌علاوه می‌توان
دمای Kondo در گرافن را با استفاده از ولتاژ الکتریکی در یک گیت الکتریکی
کنترل کرد، اثری که در فلزات مشاهده نمی‌شود. محققان بر این باورند همان
ویژگی غیرمعمول گرافن که باعث می‌شود الکترون‌ها به شکل ذرات بدون جرم
رفتار نمایند، در اینجا نیز موجب برهمکنش قوی الکترون‌ها با ناخالصی‌های
خاصی همچون فضاهای خالی شده و منجر به این می‌شود که اثر Kondo قوی در
دماهای نسبتاً بالا مشاهده شود.

فوهرر بر این باور است که اگر فضاهای خالی در گرافن به شکل مناسبی آرایش
یابند، موجب ایجاد ویژگی فرومغناطیسی می شوند. او می‌گوید: «نتیجه حاصل یک
ماده فرومغناطیس مانند آهن است که از کربن خالص ساخته شده است. با استفاده
از اثر مغناطیسی در گرافن می‌توان نوع جدیدی از حسگرهای مغناطیسی نانومقیاس
را تولید کرد. زمانی که این ویژگی با خواص الکتریکی اعجاب‌انگیز گرافن
ترکیب شود، کاربردهای جالبی در حوزه اسپینترونیک پیدا می‌کند».

جزئیات این کار در مجله Nature Physics منتشر شده است.