超材料石墨烯的特性是多種多樣的。它具有強大的化學穩定性,高電導率和超強度。
但是,磁性特性一直是一個痛點,許多懷疑論者降低了對石墨烯作為未來微處理器中矽的替代。
在一項新的研究中,印度塔塔基本研究研究所的研究人員進化了一種新型的磁鐵,在低至-272 Celsius的溫度下,在三層石墨烯中優化了電子的磁力。
研究,出版在自然通訊,解釋電子之間如何達到這種鐵磁性的方式。
與金屬不同,密度電子在石墨烯中太低,因為它只是一個原子厚。這就是為什麼用石墨烯說明量子力學下電子的波性質很容易的原因。
當石墨烯與像銅這樣的金屬形成鮮明對比時,該特性將得到更好的理解,該銅的電子可能由於雜質而散射每100納米。與形成鮮明對比的是,石墨烯的電子最多可以行駛10微米。
在TIFR實驗中,石墨烯電子的長距離行進是通過與硝酸硼層夾層石墨烯實現的,硝酸硼層無缺陷,並且避免阻止電子流。
材料的電子傳播遠距離的能力意味著沒有缺陷,電子可以像“彼此交談”一樣進行軟性耳語。減少的缺陷與靜音房間中的狀況相似,即使很少有乾擾,甚至柔軟的耳語也變得容易聽到。
博士生Biswajit Datta解釋了電子和由此產生的磁性的低語,並與TIFR的Mandar Deshmukh教授合作。
團隊了解到,沉默正在實現三層石墨烯中增強的電子相互作用,並導致與石墨烯形成新型的磁鐵。見解說明了電子如何裝置可以利用石墨烯進行科學研究和應用。
磁化計劃
一些研究人員已經提供了使石墨烯通過的解決方案插入氫原子進入石墨烯晶格中的特定區域。
來自西班牙和埃及的物理學家建議,當用磁性自旋編碼納米級域中的一組電子時,他們會將石墨烯轉化為能夠替代矽的旋轉材料。
如果實驗成功,則由於氫的單電子特性,它將是有史以來檢測到的最密集的旋轉材料。
磁石墨烯將具有驚人的範圍申請從信息處理到高級醫學。磁石墨烯將在Spintronics中發揮重要作用。在自旋傳輸電子應用中,信號將通過磁性旋轉代替電荷處理。
該技術提供了更快的處理器和高內存。矽晶體管的微型化已經達到了高原。包括英特爾(Intel)的新一代處理器降至14nm,預計在2020年的5nm尺寸,標誌著小尺寸的功能端。 Spintronics中的磁石墨烯可能成為主流,並代替傳統的矽晶體管並在原子尺度上工作。
高質量的石墨烯生產
同時,南澳大利亞州的弗林德斯大學和第一石墨有限公司(First Graphite Ltd Company)瞄準了使用渦流設備的高質量石墨烯生產。在全球範圍內,石墨開採每年都有數百萬噸。
據第一石墨董事總經理克雷格·麥加金(Craig McGuckin)表示,石墨烯將在許多行業中都是必不可少的要求會很高。
他說:“需要的是從石墨中創建高質量的石墨烯,做到這麼快,有效地做到這一點,這就是我們現在試圖採用的。”