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研究人员在天然石墨烯中发现了新的量子效应

导读通常,材料的电阻很大程度上取决于其物理尺寸和基本特性。然而,在特殊情况下,该电阻可以采用独立于基本材料特性并量化的固定值(意味着它

通常,材料的电阻很大程度上取决于其物理尺寸和基本特性。然而,在特殊情况下,该电阻可以采用独立于基本材料特性并“量化”的固定值(意味着它以离散步骤而不是连续变化)。当电子以二维方式移动时,电阻的这种量化通常发生在强磁场中和非常低的温度下。现在,由哥廷根大学领导的一个研究小组成功地证明了这种效应,在天然存在的双层石墨烯中几乎完全没有磁场,只有两个原子厚。研究结果已发表在《自然》杂志上。

来自哥廷根大学、慕尼黑路德维希马克西米利安大学和德克萨斯大学(达拉斯)的团队使用了自然形式的两层石墨烯。精细的石墨烯薄片使用标准的微加工技术接触,薄片的位置使其像桥一样自由悬挂,边缘由两个金属触点固定。极其干净的双层石墨烯在低温和几乎检测不到的磁场下显示出电阻的量化。此外,电流流动时没有任何能量损失。其原因是一种磁性形式,它不是以常规磁铁中常见的方式(即通过电子的固有磁矩的排列)产生的,而是通过石墨烯双层本身中带电粒子的运动产生的.”

这种效应之所以特殊,不仅是因为它只需要一个电场,而且它以八种不同的形式出现,可以通过施加的磁场和电场来控制。这导致了高度的控制,因为可以打开和关闭效果,并且可以反转带电粒子的运动方向。“这使它成为潜在应用的一个非常有趣的候选者,例如,在自旋电子学领域的创新计算机组件的开发中,这可能对数据存储产生影响,”韦茨说。“此外,我们可以在包含简单且天然存在的材料的系统中展示这种效果是一个优势。这与最近流行的‘异质结构’形成鲜明对比,

然而,首先,效果必须进一步调查和方法来稳定它在较高温度下需要被发现,因为目前它仅发生在高达五度高于绝对零度(后者是273度低于0ÒC)“。

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