Il meraviglioso materiale grafene ha appena battuto un altro record di fisica: ScienceAlert

Il grafene è un materiale speciale. Tra i suoi numerosi talenti, può fungere da superconduttore, generare una forma estremamente rara di magnetismo e sbloccare stati quantici completamente nuovi.

Il grafene ora ha un’altra straordinaria caratteristica: può registrare livelli di magnetoresistenza senza dover portare la temperatura fino allo zero assoluto.

L’elevata magnetoresistenza – la capacità di un materiale di modificare la propria resistenza elettrica in risposta a un campo magnetico – è relativamente rara, tuttavia i materiali che possono modificare le proprie proprietà in questo modo sono utili nei computer, nelle automobili e nelle apparecchiature mediche.

Il comportamento più interessante del grafene, e in effetti i più alti livelli di ferromagnetismo, si osservano solitamente a temperature molto basse.

In questo ultimo esperimento, i ricercatori dell’Università di Manchester e della Lancaster University nel Regno Unito hanno esposto grafene di alta qualità a campi magnetici a temperatura ambiente e ne hanno misurato la risposta.

“Negli ultimi 10 anni, la qualità elettronica dei dispositivi al grafene è migliorata notevolmente e tutti sembrano concentrarsi sulla ricerca di nuovi fenomeni a basse temperature nell’elio liquido, ignorando ciò che accade in condizioni ambientali”. Lui dice Lo scienziato dei materiali Alexey Berdyugin dell’Università di Manchester.

“Abbiamo deciso di alzare la temperatura e all’improvviso è apparsa tutta una serie di fenomeni inaspettati”.

I ricercatori hanno utilizzato una forma pura e non modificata di grafene, assicurando che solo la temperatura possa alterare la conduttività. L’aumento della temperatura eccita le particelle cariche all’interno del materiale, esponendo lacune o “buchi” mentre saltano.

Sotto l’influenza di un magnete permanente standard, il grafene riscaldato ha mostrato una risposta di resistenza ferromagnetica superiore al 100 percento, mai vista prima in nessun materiale, stabilendo un nuovo record. Per mettere in prospettiva questa risposta, a temperatura ambiente e nei campi magnetici del mondo reale, la maggior parte dei metalli e dei semiconduttori cambia la propria resistività elettrica solo dell’1%.

che esso I ricercatori affermano che il movimento e l’equilibrio degli elettroni caricati negativamente e i buchi caricati positivamente lasciati dagli elettroni si muovono.

“Il grafene di alta qualità e non stabilizzato a temperatura ambiente offre l’opportunità di esplorare un regime completamente nuovo che in linea di principio avrebbe potuto essere scoperto anche dieci anni fa, ma che in qualche modo è stato ignorato da tutti”. Lui dice Il fisico Leonid Ponomarenko della Lancaster University nel Regno Unito.

“Stiamo progettando di studiare questo strano sistema minerale, e sicuramente seguiranno risultati, fenomeni e applicazioni più interessanti”.

C’è stato un altro risultato interessante del test. Con l’aumentare della temperatura, il grafene invariato è diventato quello che è noto come un “metallo esotico”, un tipo di materiale che ancora non comprendiamo appieno.

Quello che sappiamo di questi metalli è che si comportano in modi che non ci aspetteremmo, e questo vale per il grafene qui. In particolare, il rapporto tra temperatura e resistenza elettrica non funziona bene come nei metalli ordinari.

Sebbene questa ricerca non abbia implicazioni immediate nel mondo reale, aggiunge in modo significativo alla nostra comprensione di come funzionano i materiali e la loro fisica e fa luce su quanto sia speciale e versatile il grafene.

“Le persone che lavorano sul grafene come me hanno sempre pensato che questa miniera d’oro della fisica avrebbe dovuto esaurirsi molto tempo fa”, Lui dice Il fisico e scienziato dei materiali Andre Geim dell’Università di Manchester.

“Il materiale ci dimostra costantemente che ci sbagliamo e trova un’altra incarnazione. Oggi devo ammettere ancora una volta che il grafene è morto e il grafene vive a lungo”.

Ricerca pubblicata in natura.