Na Uniwersytecie Maryland odkryto sposób kontrolowania właściwości magnetycznych grafenu, który mógłby prowadzić do nowych zastosowań w pamięciach magnetycznych oraz magnetycznych pamięciach RAM. Jest to najnowsze z wielu odkrytych ostatnio zdumiewających właściwości grafenu.
Grafen jest obecnie postrzegany jako posiadający potężny - a nawet rewolucyjny - potencjał do zastosowań w nanotechnologii. Zespół badawczy profesora Michaela S. Fuhrera z Centrum Nanofizyki i Materiałów Zaawansowanych UMD zauważył, że grafen zyskuje właściwości magnetyczne, gdy jego struktura krystaliczna posiada defekty (wakaty). Wystarczy usunąć z grafenu niektóre atomy, a powstałe w ten sposób puste miejsca, posiadają moment magnetyczny oraz działają jak cienkie magnesy. Ponadto momenty te silnie oddziałują z elektronami w grafenie, który przewodzi prądy elektryczne, powodując znaczący wzrost oporu elektrycznego w niskiej temperaturze. Zjawisko to znane jest jako efekt Kondo, czyli anomalna zależność oporu od temperatury.
Schemat tranzystora grafenowego:grafen (kolor czerwony), elektrody ze złota (żółty), dwutlenek krzemu (jasny) i substrat krzemu (czarny).
Powiększenie przedstawia defekty w siatce krystalicznej grafenu. Wakaty (brakujące atomy) przedstawiono w otoczeniu atomów węgla w kolorze niebieskim.
Grafika: Jianhao Chen and Michael S. Fuhrer, University of Maryland.
Efekt Kondo występuje zwykle, gdy do metali niemagnetycznych, takich jak złoto czy miedź, dodamy niewielkie ilości metalu magnetycznego np. żelaza lub niklu. Odkrycie efektu Kondo w grafenie zaskoczyło naukowców z dwóch powodów. Primo, badano system składający się z czystego węgla, bez żadnych tradycyjnych magnetycznych domieszek. Secundo, grafen charakteryzuje się bardzo niską gęstością elektronów, co oznacza, że efekt Kondo powinien pojawiać się tylko w skrajnie niskich temperaturach. Tymczasem w przypadku grafenu efekt Kondo zmierzono w temp. 90 Kelwinów. W takich temperaturach można go obserwować w metalach o bardzo wysokiej gęstości elektronów. Co więcej, temperatura Kondo, poniżej której występuje efekt Kondo, może być dostrajana za pomocą napięcia elektrycznego. Takiego zjawiska nie zaobserwowano w metalach.
Naukowcy przypuszczają, że te niezwykłe właściwości grafenu wynikają z faktu, iż elektrony zachowują się w nim tak, jakby nie miały masy, przez co wyjątkowo mocno oddziałują z nieregularnościami siatki krystalicznej, prowadząc do efektu Kondo przy stosunkowo wysokiej temperaturze.
Znalezienie odpowiedniego wzorca „wakatów" w grafenie spowoduje, że materiał ten może zyskać właściwości ferromagnetyczne. Poszczególne momenty magnetyczne mogą zostać połączone za pomocą efektu Kondo i ustawione w jednym kierunku. W ten sposób uzyskamy ferromagnes wykonany z węgla. Magnetyzm w grafenie umożliwi stworzenie wielu nowych nanoczujników. A połączenie właściwości magnetycznych ze świetnymi właściwościami elektrycznymi grafenu może mieć zastosowanie w spintronice - stwierdza profesor Fuhrer.
A co z grafenem w Polsce?
Wicepremier i Minister Gospodarki Waldemar Pawlak zapowiedział w Wielki Piątek (22.04.2011), że będzie wspierać naukowców pracujących nad technologią wytwarzania grafenu i przy wdrożeniu tego materiału do zastosowania w przemyśle - zastrzegając, że do tego potrzeba jednak czasu i inwestycji.
Tak więc na naszych oczach materializują się wizje Polski, w której powstaje Dolina Grafenowa oraz kwitnie rozwój nowoczesnych technologii.
Cała naprzód! Trzymamy ten kurs.
źródło:
Naprawdę Pan wierzy, że w Polsce da się zrealizować takie coś, znając naszych polityków?
OdpowiedzUsuńTo tak, jakby uwierzyć, że za 5 lat PKP będzie dysponowało odp. infrastrukturą i taborem, by transport odbywał się z szybkością 300km/h.
Świetny tekst. Czytałem z zaciekawieniem. Pozdrawiam.
OdpowiedzUsuńhttp://www.strongmagnetsdiscount.co.uk/