Bükümlü Grafenler Daha Önce Hiç Görülmemiş Manyetik Özellikler Sergiliyor
Fotoğraf: İki tabakalı bükümlü grafenin optik mikrograf görüntüsü
Sadece bir atom kalınlığında olan grafen yanlızca iki boyutludur. Bu durum, grafenin içinden geçen elektronları iki eksen boyunca hareket etmeye zorlar. Bu sayede grafen ona “harika malzeme” ismi verilmesini sağlayan üstün özellikler sergiler.
Grafen tabakalar, farklı yetenekler kazandırmak için alternatif şekillerde istiflenebilir ve değiştirilebilir. Geçen yıl MIT’den bir ekip tarafından yapılan bir çalışmada, grafenin bir süper iletken olabileceği, yani elektriğin grafenin içinden sıfır dirençle serbestçe geçebileceği keşfedildi. Bu yapı, iki tabakanın istifleyerek bükülmesiyle elde edildi. Böylece desenleri tam olarak hizalanmayacak, bükülmüş çift tabakalı bir grafen ortaya çıktı.
Stanford ekibi bu sonuçları tekrarlama çalışmalarına başladı. Bunu yaparken tesadüf eseri, grafenin manyetik etki göstermesini sağladılar. Bunu, grafen bir numuneye elektrik akımı gönderirken akımın akışına dik olarak büyük bir voltaj değişimi olduğunu tespit ettiklerinde keşfettiler. Bu durumun oluşması için normalde bir manyetik alana ihtiyaç duyulur, ancak garip bir şekilde harici manyetik alan kapatıldığında voltajın sıkıştığı keşfedildi. Bu, grafenin kendisinin bir iç manyetik alan oluşturduğu şeklinde açıklanıyor.
Garip olan, bu keşfedilenin bildiğimiz manyetizmadan oldukça farklı olmasıydı. Ferromanyetizma adı verilen fenomen, malzemedeki elektronların dönüş durumları birbiriyle senkronize olduğunda yaratılan en yaygın türdür. Ancak bu çalışmada ferromanyetizma yerine, elektronların yörüngesel hareketlerinin bir sonucu olarak ortaya çıkan ve yörüngesel ferromanyetizma olarak bilinen bir fenomen gözlemlendi.
Çalışmadaki araştırmacılardan biri olan David Goldhaber-Gordon “Bilgimiz kadarıyla, bu bir materyaldeki yörüngesel ferromanyetizmanın bilinen ilk örneğidir” diyor. “Eğer manyetizma spin kutuplaşmasına bağlı olsaydı, bir Hall efekti görmeyi beklemezdiniz. Biz sadece bir Hall efekti görmedik, devasa bir Hall efekti gördük.
Bu garip manyetizma, ekibin imalat sürecinde yaptığı iki ufak değişiklik sonucunda ortaya çıktı. İlk olarak, iki grafen tabakası ince altıgen bor nitrür tabakaları arasına sıkıştırıldı. Sonrasında ekip, bu tabakalardan birini döndürerek bükümlü çift tabakalı grafen ile hizalanacak şekilde yerleştirdi.
İkinci değişiklik ise bilinçli olarak yapıldı. Ekip grafen tabakalarını bir önceki çalışmadan biraz daha fazla döndürdü. Böylece 1.1 derecelik dönüş açısı, 1.2 dereceye ulaştı. Bu küçük ince ayarların her ikisi de, malzemenin garip manyetik davranışına katkıda bulunuyor gibi görünüyor.
Ekip, bükülmüş iki tabakalı grafenin manyetik alanının çok zayıf olduğunu – standart bir buzdolabı mıknatısından yaklaşık milyon kat daha zayıf olduğunu – ancak bu durumun bazı uygulamalar için faydalı olabileceğini söylüyor.
Kaynak: newatlas.com
