grafen, ett enatoms tjockt ark av kolatomer arrangerade i ett hexagonalt gitter, har många önskvärda egenskaper. Magnetism är tyvärr inte en av dem. Magnetism kan induceras i grafen genom att dopa det med magnetiska föroreningar, men denna dopning tenderar att störa grafens elektroniska egenskaper.

Nu ett team av fysiker vid University of California, Riverside har hittat ett genialiskt sätt att framkalla magnetism i grafen samtidigt som grafenens elektroniska egenskaper bevaras. De har åstadkommit detta genom att föra ett grafenark väldigt nära en magnetisk isolator - en elektrisk isolator med magnetiska egenskaper.

"Det här är första gången som grafen har gjorts magnetiskt på detta sätt, " sa Jing Shi, professor i fysik och astronomi, vars labb ledde forskningen. "Den magnetiska grafenen får nya elektroniska egenskaper så att nya kvantfenomen kan uppstå. Dessa egenskaper kan leda till nya elektroniska enheter som är mer robusta och multifunktionella."

Fyndet har potential att öka användningen av grafen i datorer, som i datorchips som använder elektronisk spin för att lagra data.

Studieresultat dök upp online tidigare denna månad i Fysiska granskningsbrev .

Den magnetiska isolatorn Shi och hans team använde var yttriumjärngranat som odlats med lasermolekylär strålepitaxi i hans labb. Forskarna placerade ett enskiktsgrafenark på ett atomärt slätt lager av yttriumjärngranat. De fann att yttriumjärngranat magnetiserade grafenarket. Med andra ord, grafen lånar helt enkelt de magnetiska egenskaperna från granat av yttriumjärn.

Magnetiska ämnen som järn tenderar att störa grafens elektriska ledning. Forskarna undvek dessa ämnen och valde yttriumjärngranat eftersom de visste att det fungerade som en elektrisk isolator, vilket innebar att det inte skulle störa grafens elektriska transportegenskaper. Genom att inte dopa grafenarket utan helt enkelt placera det på lagret av yttriumjärngranat, de såg till att grafens utmärkta elektriska transportegenskaper förblev oförändrade.

I sina experiment, Shi och hans team exponerade grafenet för ett externt magnetfält. De fann att grafens Hall-spänning - en spänning i vinkelrät riktning mot strömflödet - berodde linjärt på magnetiseringen av yttriumjärngranat (ett fenomen känt som den anomala Hall-effekten, ses i magnetiska material som järn och kobolt). Detta bekräftade att deras grafenark hade blivit magnetiskt.