Sciencemag.cz
Doporučujeme
Je na obzoru nový typ pamětí? Na Stanfordu objevili předpovězenou, ale dosud nepozorovanou formu magnetismu – tzv. orbitální feromagnetismus. Tento jev se vyskytuje u dvou vrstev grafenu, jejichž mřížky jsou vůči sobě pootočeny o určitý úhel.
Pootočené mřížky grafenu se dosud zkoumaly především v souvislosti se supravodivostí a objev „magického úhlu“ 1,1º se pokládá za jeden z nejvýznamnějších vědeckých výsledků loňského roku.
Viz také: Pátrání po supravodivém grafenu
Vedoucí výzkumného týmu David Goldhaber-Gordon také původně zkoumal u grafenu právě supravodivost, na zvláštní formu magnetismu vědci přišli náhodou. Dvě pootočené vrstvy grafenu vložili mezi dvě vrstvy jiného oblíbeného 2D materiálu, nitridu bóru; jednu z těchto vrstev přitom (neúmyslně) natočili tak, aby byla téměř zarovnána s grafenem uvnitř. Tím došlo ke změně vlastností grafenu. Další změnu vyvolal samotný úhel pootočení grafenových vrstev. Toto natáčení představuje obtížný technický problém. Na Stanfordu vyšli z jiných zjištěních, podle nichž je výsledek pootočení oproti předpokladu zpravidla o něco menší, proto, aby dostali 1,1º, cílili na hodnotu 1,17º. Výsledkem ale kupodivu bylo 1,2º, s grafenem je v tomto ohledu prostě trochu těžké pořízení. Poté se vědci soustředili na zkoumání vlastností se vztahem k supravodivosti, tedy studovali šířku zakázaného pásu i to, zda jsou elektrony v grafenu za těchto podmínek spolu provázány a pohybují se korelovaně.
Při teplotě těsně nad absolutní nulou vědci připojili ke grafenu zdroj napětí a pustili do něj proud elektronů. V tu chvíli se objevilo napětí kolmé k toku proudu – jednalo se o tzv. Hallovo napětí, které ovšem obvykle vzniká v reakci na vnější magnetické pole. Tuto anomálii lze vysvětlit pouze tím, že grafen generoval své vlastní magnetické pole, stal se feromagnetem. Autoři výzkumu tvrdí, že tento feromagnetismus vzhledem k podmínkám ale nemohl být výsledkem uspořádání spinů elektronů, ale muselo jít o uspořádání jejich orbitálních pohybů (poznámka: laická představa, zatímco spin je vnitřní rotace elektronu, zde jde o to, že všechny budou obíhat v elektronu jedním směrem; nebo se toto týká pouze valenčních elektronů?). Takto vznikající magnetické pole je oproti běžnému feromagnetismu slabší o několik řádů, což by ale pro určité scénáře využití mohla být i výhoda. Jako jedna z těchto možností se uvádějí paměti paměti pro kvantové počítače (poznámka PH: proč pro počítače kvantové a ne pro klasické?), kdy by bity mohly být umístěny blízko sebe, aniž by se navzájem ovlivňovaly. Zápis (vytvoření magnetického pole) vyžaduje pouze málo energie, snadné by mělo být i čtení informace.
Aaron L. Sharpe et al. Emergent ferromagnetism near three-quarters filling in twisted bilayer graphene, Science (2019). DOI: 10.1126/science.aaw3780
Zdroj: Phys.org/Stanford University
