محققان کانادایی موفق شدند تا با اعمال میدان الکتریکی و مغناطیسی به گرافن، اثر کوانتومی هال در این ماده را ایجاد کنند. با این کار پتانسیل‌های کاربردی گرافن افزایش می‌یابد.
اعمال اثر هال در گرافن با میدان مغناطیسی و الکتریکی
گرافن ماده‌ای شگفت‌انگیز است که پتانسیل‌های زیادی در حوزه‌های مختلف دارد. زلاتکو پاپیک و دیمیتری آبانین دو محقق جوان در حوزه گرافن هستند که روی کشف پتانسیل‌های مختلف این ماده کار می‌کنند. پاپیک می‌گوید: «ما مدت زیادی است که روی گرافن کار می‌کنیم. ما اولین بار یکدیگر را در سال ۲۰۰۹ در یک کنفرانس ملاقات کردیم. من تازه فارغ‌التحصیل شده بودم و آبانین اولین سال دوره پسادکتری خود را می‌گذراند. ما تصمیم گرفتیم که روی مدل‌سازی این ماده کار کنیم.»
این مدل‌سازی در مؤسسه پریمتر و با همکاری دانشگاه واترلو انجام شد. نتایج این پژوهش در نشریه Physical Review Letters منتشر شد. آن‌ها در این مقاله ایده‌ای برای اعمال اثر کوانتومی هال به گرافن ارائه کردند. گرافن ماده‌ای ایده‌آل برای ایجاد اثر کوانتومی هال است زیرا این ماده تک لایه‌ای بوده و دسترسی به سطح آن به سادگی صورت می‌گیرد. در مواد نیمه‌هادی، گاز الکترونی که این اثر در آنجا وجود دارد، در بخش عمیق ماده قرار داشته بنابراین در دسترس نیست. اما در گرافن دسترسی به این اثر به سادگی امکان‌پذیر بوده و می‌توان آن را دستکاری کرد.
این گروه تحقیقاتی پیش از این موفق شدند اثر کوانتومی هال را روی دو لایه گرافنی ایجاد کنند در حالتی که میدان مغناطیسی به‌صورت عمود بر آن می‌شود. در اوایل سال ۲۰۱۲ محققان تصمیم گرفتند میدان الکتریکی را از گرافن عبور دهند تا انتقالی میان حالت‌های مختلف اثر هال ایجاد کنند. با ترکیب این دو راهبرد محققان این پروژه موفق شدند تا حالت‌های ویژه‌ای از اثر هال را بوجود آورده و شرایط انتقال میان آن‌ها را فراهم کنند.
اخیراً آزمایش‌هایی نیز برای اثبات عملکرد صحیح این ایده انجام شده‌است که نتایج آن در قالب مقاله‌ای در نشریه Science منتشر شده‌است.
هنگام اعمال میدان الکتریکی و مغناطیسی، مقاومت الکتریکی گرافن وجود رفتارهای عجیب اثر هال در گرافن را اثبات می‌کند. به جای این که مقاومت با تغییر ولتاژ به‌صورت خطی تغییر کند، یک جهش ناگهانی در این نمودار دیده می‌شود و سپس نمودار به‌صورت صاف در می‌آید.
