grafen, ett extremt tunt tvådimensionellt lager av grafit som används i pennor, spännen när den kyls när den är fäst på en plan yta, resulterar i vackra rynkmönster som kan gynna sökandet efter nya kvantmaterial och supraledare, enligt Rutgers-ledd forskning i tidskriften Natur .

Kvantmaterial är värd för starkt interagerande elektroner med speciella egenskaper, såsom intrasslade banor, som skulle kunna tillhandahålla byggstenar för supersnabba kvantdatorer. De kan också bli supraledare som kan minska energiförbrukningen genom att göra kraftöverföring och elektroniska enheter effektivare.

"Knäckningen vi upptäckte i grafen efterliknar effekten av kolossalt stora magnetfält som är ouppnåeliga med dagens magnetteknologier, leder till dramatiska förändringar i materialets elektroniska egenskaper, " sa huvudförfattaren Eva Y. Andrei, Styrelseprofessor vid institutionen för fysik och astronomi vid School of Arts and Sciences vid Rutgers University-New Brunswick. "Böjning av styva tunna filmer som grafen laminerat på flexibla material vinner mark som en plattform för töjbar elektronik med många viktiga applikationer, inklusive ögonliknande digitalkameror, energiskörd, hudsensorer, hälsoövervakningsanordningar som små robotar och intelligenta operationshandskar. Vår upptäckt öppnar vägen för utvecklingen av enheter för att kontrollera nanorobotar som en dag kan spela en roll i biologisk diagnostik och vävnadsreparation."

Forskarna studerade böjda grafenkristaller vars egenskaper förändras radikalt när de kyls, skapa väsentligen nya material med elektroner som saktar ner, bli medvetna om varandra och interagera starkt, möjliggör uppkomsten av fascinerande fenomen som supraledning och magnetism, enligt Andrei.

Med hjälp av högteknologisk bildbehandling och datorsimuleringar, forskarna visade att grafen placerad på en plan yta gjord av niobdiselenid, spännes när den kyls till 4 grader över absolut noll. Till elektronerna i grafen, bergs- och dallandskapet som skapas av bucklingen framstår som gigantiska magnetfält. Dessa pseudomagnetiska fält är en elektronisk illusion, men de fungerar som riktiga magnetfält, enligt Andrei.

"Vår forskning visar att buckling i 2D-material dramatiskt kan förändra deras elektroniska egenskaper, " Hon sa.

Nästa steg inkluderar utveckling av sätt att konstruera spännade 2D-material med nya elektroniska och mekaniska egenskaper som kan vara fördelaktiga inom nanorobotik och kvantberäkningar, enligt Andrei.

Den första författaren är Jinhai Mao, tidigare forskarassistent vid institutionen för fysik och astronomi och nu forskare vid University of Chinese Academy of Sciences.