Графенът е специален материал. Наред с многото си таланти той може да действа като свръхпроводник, да генерира свръхрядка форма на магнетизъм и да отключва напълно нови квантови състояния. Сега той придобива още една невероятна заслуга: да регистрира нива на магнитосъпротивление, без да е необходимо температурата да се понижава към абсолютната нула.

Високото магнитно съпротивление - способността на даден материал да променя електрическото си съпротивление в отговор на магнитно поле - е сравнително рядко срещано явление, но материалите, които могат да променят свойствата си по този начин, са полезни в компютрите, автомобилите и медицинското оборудване.

Най-интересното поведение на графена и наистина най-високите нива на магнитосъпротивление обикновено се наблюдават при свръхниски температури.

В този последен експеримент изследователи от Университета в Манчестър и Университета в Ланкастър в Обединеното кралство излагат висококачествен графен на магнитни полета при стайна температура и измерват реакцията му.

"През последните 10 години електронното качество на графеновите устройства се подобри значително и изглежда, че всички се фокусират върху откриването на нови явления при ниски температури на течен хелий, пренебрегвайки това, което се случва при стайни условия", казва ученият по материали Алексей Бердюгин от Университета в Манчестър.

"Решихме да увеличим температурата и неочаквано се появи цяло съкровище от неочаквани явления."

Изследователите използват чиста и немодифицирана форма на графен, като гарантират, че само температурата може да промени проводимостта му. Повишаването на температурата възбужда заредените частици в материала, разкривайки празнини, или "дупки", които прескачат.

Под влиянието на стандартни постоянни магнити нагретият графен демонстрира магнитосъпротивление, по-голямо от 100%, което не е наблюдавано досега при нито един материал, поставяйки нов рекорд. За да представим тази реакция в перспектива - при стайна температура и в реални магнитни полета повечето метали и полупроводници променят електрическото си съпротивление само с част от 1%.

Това се дължи на подвижността и баланса между отрицателно заредените електрони и положително заредените дупки, които остават след движението на електроните, казват изследователите.

"Недопираният висококачествен графен при стайна температура дава възможност да се изследва един напълно нов режим, който по принцип можеше да бъде открит още преди десетилетие, но някак си беше пренебрегнат", казва физикът Леонид Пономаренко от университета в Ланкастър, Великобритания.

"Планираме да изследваме този странно метален режим и със сигурност ще последват още интересни резултати, явления и приложения."

Тестовете имаха още един интересен резултат. С повишаването на температурата непромененият графен се превърна в така наречения странен метал - вид материал, който все още не разбираме напълно.

Това, което знаем за тези метали, е, че те действат по начини, които не очакваме, и това се отнася за графена. По-специално връзката между температурата и електрическото съпротивление не работи така, както при нормалните метали.

Въпреки че изследването няма непосредствени последици за реалния свят, то допринася значително за разбирането ни за това как работят материалите и тяхната физика и хвърля повече светлина върху това колко специален и гъвкав е графенът.

"Хората като мен, работещи върху графена, винаги са смятали, че тази златна мина на физиката отдавна трябваше да е изчерпана", казва физикът и специалист по материалознание Андре Гейм от Университета в Манчестър.

"Материалът непрекъснато ни доказва, че грешим, намирайки още едно превъплъщение. Днес отново трябва да призная, че графенът е мъртъв и така - да живее графенът."

Снимка: Unsplash

Виж още: Журналист възложи на изкуствен интелект да мисли вместо него