चुंबक के रूप में ग्रेफाइट

"सीमित इलेक्ट्रॉन" कमजोर लेकिन निरंतर फेरोमैग्नेटिक व्यवहार के लिए जिम्मेदार हैं

एक ग्रेफाइट सीमा परत में इलेक्ट्रॉन घनत्व। तीर चुंबकीय क्षण की दिशा दिखाते हैं। © टीयू आइंधोवेन
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यद्यपि ग्रेफाइट शुद्ध कार्बन है, फिर भी यह चुंबकीय है। ऐसा क्यों है, अब डच शोधकर्ताओं ने पहली बार दिखाया है। वे पहले से चर्चा की गई परिकल्पना का भी खंडन करते हैं कि सामग्री के चुंबकत्व के लिए अशुद्धियाँ जिम्मेदार होनी चाहिए। ये निष्कर्ष, जो स्पिन्ट्रोनिक्स के लिए महत्वपूर्ण हैं, अब जर्नल नेचर फ़िज़िक्स में प्रकाशित हुए हैं।

ग्रेफाइट एक रोजमर्रा की सामग्री है जिसका हम सामना करते हैं, उदाहरण के लिए, पेंसिल के नेतृत्व में, लेकिन इसका उपयोग स्नेहक के रूप में भी किया जाता है। इसमें कार्बन की कई पतली परतें होती हैं, ग्राफीन, जो केवल एक दूसरे से शिथिल रूप से जुड़ी होती हैं, लेकिन परतों के भीतर मजबूती से। अब डच वैज्ञानिकों ने ग्रेफाइट की एक और संपत्ति साबित कर दी है: कार्बन का यह स्वरूप वैरिएंट भी चुंबकीय है।

कोई अशुद्धियाँ नहीं

जिंद Cervenka और Kind Flip of Eindhoven University of Technology और Radboud University Nijmegen से मिखाइल Katsnelson ने अब न केवल फेरोमैग्नेटिज़्म के लिए प्रत्यक्ष प्रमाण प्रदान किए हैं, बल्कि अंतर्निहित तंत्र का भी वर्णन किया है। इसी समय, उन्होंने यह भी आम धारणा को अमान्य कर दिया कि विदेशी परमाणुओं से अशुद्धता ग्रेफाइट के चुंबकत्व के लिए जिम्मेदार है।

सीमा-क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों चुंबकत्व उत्पन्न करते हैं

उन्होंने दिखाया कि अच्छी तरह से क्रमबद्ध परमाणु व्यवस्था के ग्रेफाइट क्षेत्रों में "दोष" के साथ दो नैनोमीटर चौड़ी सीमा धारियों द्वारा अलग किया जाता है। इन सीमा क्षेत्रों में इलेक्ट्रॉनों को आदेश दिए गए और उनके गुणों के समान लौह या कोबाल्ट जैसे लौहचुंबकीय सामग्रियों के साथ दृढ़ता से व्यवहार करते हैं। व्यक्तिगत कार्बन परतों में सीमा क्षेत्र चुंबकीय रूप से युग्मित होते हैं और दो आयामी नेटवर्क बनाते हैं, जो ग्रेफाइट के निरंतर प्रकाश चुंबकत्व की व्याख्या करते हैं।

हैरानी की बात है, इसलिए, केवल कार्बन परमाणुओं से युक्त एक सामग्री एक कमजोर फेरोमैग्नेट हो सकती है। यह स्पिन्ट्रोनिक्स, स्पिन के आधार पर कार्बन-आधारित सामग्रियों के इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों, इलेक्ट्रॉनों के स्व-गति के नए दृष्टिकोण को खोलता है। बिखराव के बिना Spins लंबी दूरी पर आयोजित किया जा सकता है और कमजोर चुंबकीय क्षेत्रों से प्रभावित हो सकता है। चूँकि कार्बन कई बायोमॉलीक्यूल का एक घटक है और बायोमेडिकल क्षेत्र में अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है, इसलिए शोधकर्ता इस सामग्री के नए खोजे गए फेरोमैग्नेटिज़्म में नए अवसर देखते हैं, उदाहरण के लिए बायोसेंसर के विकास के लिए। प्रदर्शन

(प्रौद्योगिकी के आइंडहोवन विश्वविद्यालय, 05.10.2009 - NPO)