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扭曲的石墨烯展示出未曾见过的磁力形式

据外媒报道,石墨烯是一种排列在晶格中的碳原子薄片,虽然它非常简单,但它的新特性却让科学家们着实吃惊了一把。来自斯坦福大学的一个研究小组最近取得了一系列的突破,他们发现石墨烯可以在特定方式的排列下产生磁场。以前,这种特殊形式的磁力只是理论化的东西。

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由于石墨烯只有一个原子那么厚,所以实际上它算是二维的,这就迫使穿过石墨烯的电子只能沿着两个轴运动,而这产生了一系列不同寻常的性质进而使石墨烯获得了“神奇材料”的称号。

据了解,石墨烯薄片可以通过其他方式堆叠和处理从而获得不同的功能。在去年的一项研究中,麻省理工学院的一个研究小组就发现石墨烯可以成为超导体,这意味着电流可以在零电阻的情况下自由通过。

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着手于重现这些结果的斯坦福大学研究小组则在此过程中无意让石墨烯显示出了磁性。他们在向石墨烯样品中注入电流时发现了这点。通常情况下这种情况需要一个磁场才能发生,但奇怪的是,当外部磁场被关掉之后其电压仍保持不变,这也就意味着石墨烯自身形成了一个内部磁场。

这项研究的首席研究员David Goldhaber-Gordon说道:“据我们所知,这是已知第一个关于物质中轨道铁磁性的例子。如果磁性是由自旋极化引起那么就不会看到霍尔效应。然而我们不仅看到了霍尔效应而且还是一个巨大的霍尔效应。”

这种奇怪的吸引力来自于该团队在制造过程中做出的两项看似微不足道的改变。第一个改变处于六方氮化硼薄层之间的两层石墨烯,研究小组将其中一层进行了旋转使其跟扭曲的双层石墨烯对齐;第二个改变则是团队经过深思熟虑的,研究人员将石墨烯薄片的失衡度提高了1.2度。

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研究小组表示,扭曲的双层石墨烯产生的磁场非常微弱–大概是普通冰箱磁铁的100万倍–但这可能对某些应用有用。

过去,石墨烯曾被制成磁性材料,但通常需要掺杂杂质或跟其他磁性材料结合才行。

相关研究报告已发表在《科学》杂志上。

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