Обычно электрическое сопротивление материала во многом зависит от его физических размеров и основных свойств. Но при особых обстоятельствах это сопротивление может принимать фиксированное значение, не зависящее от особенностей материала. Это квантование электрического сопротивления обычно происходит в сильных магнитных полях и при очень низких температурах, когда электроны движутся двумерным образом.
Теперь исследовательской группе во главе с Геттингенским университетом удалось продемонстрировать эффект квантования электрического сопротивления при низких температурах и почти полном отсутствии магнитного поля в естественном двухслойном графене. Его толщина составляет всего два атома, пишет Phys.org.
Хрупкие графеновые хлопья контактируют с использованием стандартных микротехнологий, и чешуйки размещаются так, чтобы они свободно свисали, как мост, удерживаемые по краям двумя металлическими контактами. Чрезвычайно чистые двойные слои графена демонстрируют квантование электрического сопротивления при низких температурах. Кроме того, электрический ток продвигается без потерь энергии. Причина этого — форма магнетизма, которая генерируется не обычным способом, как в стандартных магнитах (то есть выравниванием собственных магнитных моментов электронов), а движением заряженных частиц в самом двойном слое графена.
«Другими словами, частицы создают собственное магнитное поле, которое приводит к квантованию электрического сопротивления», — говорит профессор Томас Вайц из Геттингенского университета.
Причина, по которой наблюдаемый учеными эффект является особенным, заключается не только в том, что он требует лишь электрического поля, но и в том, что он возникает в восьми различных вариантах, которыми можно управлять с помощью приложенных магнитных и электрических полей. Это приводит к высокой степени контроля, поскольку эффект можно «включать и выключать», а направление движения заряженных частиц можно менять на противоположное.
«Это делает его [эффект, наблюдаемый в естественном графене] действительно интересным кандидатом для потенциальных приложений, например, при разработке инновационных компьютерных компонентов в области спинтроники, которые могут иметь значение для хранения данных, — говорит специалист. — Еще одно преимущество: мы можем продемонстрировать этот эффект в системе, содержащей простой и встречающийся в природе материал. Это резко контрастирует с недавно популярными "гетероструктурами", которые требуют сложного и точного состава различных материалов».
Ученые продолжат исследовать эффект и способы его стабилизации при более высоких температурах. В настоящее время его наблюдают только при температуре до пяти градусов выше абсолютного нуля. Напомним: абсолютный нуль равен −273,15 °C.
Посмотрите на самые странные изобретения ученых прошлых веков. Некоторые разработки выглядят слишком неправдоподобно, но они действительно существовали:
Это тоже интересно: