石墨烯在室溫下呈現(xiàn)出創(chuàng)紀(jì)錄磁阻

石墨烯是一種從石墨中提取的二維材料，呈蜂窩狀結(jié)構(gòu)，已知比金剛石更堅(jiān)硬，比銅更能導(dǎo)電。在石墨烯被發(fā)現(xiàn)近20年后，研究表明它是人們所知的最具磁阻的材料。

現(xiàn)在，英國曼徹斯特大學(xué)的Andre Geim和同事發(fā)現(xiàn)，石墨烯在室溫下具有前所未有的磁阻。相關(guān)研究成果2023年4月13日發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然》。

為了揭示這一現(xiàn)象，研究團(tuán)隊(duì)首先在一些石墨烯上施加電場，以平衡其電荷載流子的數(shù)量。這些載流子負(fù)責(zé)產(chǎn)生材料的電流，由帶負(fù)電荷的電子和帶正電荷的空穴組成。

原始石墨烯的蜂窩狀結(jié)構(gòu)沒有缺陷，電子和空穴數(shù)量相等。由于很難生產(chǎn)出這樣的石墨烯，研究人員使用電場調(diào)整有缺陷的石墨烯的結(jié)構(gòu)，以便在更原始的狀態(tài)下研究這種材料。

因石墨烯研究獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎的Andre Geim表示，石墨烯材料結(jié)構(gòu)上的缺陷會影響其磁阻。

接下來，研究人員對石墨烯施加不同的磁場，以測量其磁阻的變化。即使在施加較小磁場的情況下，其電阻也會發(fā)生巨大變化。這在一定程度上歸因于石墨烯的電子和空穴具有高度流動性，因此對外部磁場的微小變化很敏感。

大多數(shù)材料僅在非常低的溫度下顯示磁阻。研究人員表示，在這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，石墨烯在室溫下比之前測試的任何其他材料（如石墨和鉍等）都更具磁阻。

磁阻材料已經(jīng)被用于數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中。英國蘭卡斯特大學(xué)的Leonid Ponomarenko在一份聲明中表示，研究人員計(jì)劃繼續(xù)研究石墨烯，其“應(yīng)用將隨之而來”。

“這一發(fā)現(xiàn)為探索基礎(chǔ)物理學(xué)打開了大門。”新加坡國立大學(xué)的Antonio Helio Castro Neto表示。

他解釋說，石墨烯是一種二維材料，載流子的運(yùn)動被限制在一層薄層內(nèi)。在這種情況下，空穴和電子之間的相互作用變得非常強(qiáng)，因此有空間來操縱這些相互作用，并進(jìn)一步研究是什么在控制它們。

（來源：中國科學(xué)報(bào)）