Материалы, которые сильно изменяют свое электрическое сопротивление в магнитном поле, то есть материалы с магнитосопротивлением, очень востребованы: к примеру, миниатюрными магнитными сенсорами оснащены все автомобили и компьютеры. Но такие материалы редки, и большинство металлов, а также полупроводников меняет электрическое сопротивление при комнатной температуре и в легко достижимом магнитном поле лишь на доли процента. Для получения значительного магнитосопротивления исследователи обычно охлаждают материалы до температур жидкого гелия с тем, чтобы уменьшить рассеяние электронов, которым предстоит следовать траекториям, задаваемым циклотроном.
В новом исследовании профессор Манчестерского университета, нобелевский лауреат сэр Андре Гейм с коллегами обнаружили, что магнитосопротивление графена, двумерной формы углерода толщиной в один атом, в поле обычного постоянного магнита с индукцией 1000 Гс повышается на 100%. Это рекордное магнитосопротивление для всех известных материалов.
«Люди, работающие с графеном, подобно мне, всегда чувствовали, что эта золотая жила физики должна была иссякнуть давно, но графен постоянного доказывает, что мы ошибаемся, и является перед нами в новой ипостаси», — цитирует Гейма Phys.org.
Гейм открыл графен вместе к Константином Новоселовым в 2004 году в Манчестерском университете.
Гигантское магнитосопротивление графена, статья о котором опубликована в Nature, удалось обнаружить, введя материал в состояние плазмы, где существуют только переносчики заряда, возбуждаемые температурой. Это плазма быстродвижущихся фермионов Дирака, которая отличается необычайной мобильностью и представляет собой одну из ключевых составляющих выявленного выдающегося магнитосопротивления.
«На протяжении последних 10 лет электронное качество графеновых устройств существенно повысилось, и все, похоже, сфокусировались на поиске новых феноменов при низких температурах жидкого гелия, игнорируя то, что происходит в диапазоне рабочих температур в условиях окружающей среды», — отмечает один из авторов исследования — Алексей Бердюгин, работающий не только в Манчестере, но и в Национальном университете Сингапура.
Помимо рекордного магнитосопротивления ученые также обнаружили, что при повышенных температурах нейтральный графен превращается в так называемый «странный металл». В таких материалах рассеяние электронов становится необычайно быстрым. Поведение «странных металлов» пока не до конца понятно и остается загадкой, которую пытаются разгадать во многих лабораториях мира.
Марина АСТВАЦАТУРЯН
Нет комментариев