В скрученном графене наблюдали редкую форму магнетизма

Команда исследователей из Колумбийского и Вашингтонского университетов обнаружила, что если скрутить три слоя графена, в материале можно создать множество экзотических электронных состояний, включая редкую форму магнетизма.
В скрученном графене наблюдали редкую форму магнетизма

Columbia University

Сам по себе графен уже обладает уникальными свойствами. Теперь исследователи скрутили три слоя этого материала всего на один градус и наблюдали, как в полученной структуре появляется редкая форма магнетизма, обусловленная появлением электронных вихрей.

С момента открытия графена 15 лет назад ученые всего мира бились над тем, чтобы открыть все секреты этого материала. Еще первые исследования свойств материала показали, что он обладает рекордно высокой электро- и теплопроводностью, и прочностью, оставаясь при этом двумерным материалом. Когда свойства обычного графена были уже довольно хорошо изучены, исследователи начали создавать новые структуры, объединяя два или три слоя углеродного материала.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Physics, авторы как раз анализировали свойства одного из таких материалов. В более ранних работах они уже рассказывали про свойства структур, состоящих из двух скрученных монослоев или двух скрученных бислоев графена. Тогда материаловеды показали, что такие материалы содержат множество необычных электронных состояний, обусловленных сильными взаимодействиями между электронами внутри вещества.

Новый материал, который авторы анализировали в новой работе, состоит из моно- и бислоя графена, являясь, таким образом, трехслойной гибридной структурой. Чтобы создать такую структуру ученые уложили монослой графена на бислой и скрутили их примерно на один градус. При температуре на несколько градусов выше абсолютного нуля исследователи наблюдали возникновение в материале областей, которые не проводят электричество. Такие свойства ученые объяснили сильными взаимодействиями между электронами. Авторы также обнаружили, что этими состояниями можно управлять, воздействуя электрическим полем на графеновые листы.

Команда также обнаружила новые магнитные состояния в системе. В отличие от обычного магнетизма, который возникает из-за ориентации спинов электронов, ученые наблюдали магнетизм, индуцированный вихревым движением электронов. Эта форма магнетизма была недавно открыта другими исследователями в различных графеновых структурах, нанесенных на кристаллы нитрида бора. Теперь физики показали, что такой магнетизм можно наблюдать и в более простой системе, созданной из листов графена.