石墨烯具有諸多實(shí)用的特性，但磁性通常與之沒有太大的關(guān)聯(lián)。有趣的是，布法羅大學(xué)的一支研究團(tuán)隊(duì)設(shè)法在材料中誘導(dǎo)出了“人工電磁結(jié)構(gòu)”，有望在自旋電子學(xué)的新興領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。據(jù)悉，作為單個(gè)碳原子厚度的晶格薄片，穿過石墨烯材料移動(dòng)的電子會(huì)被限制在 2D 維度，從而產(chǎn)生一些有趣的電特性。

(圖自：University of Buffalo)

此前，已有許多研究團(tuán)隊(duì)將石墨烯材料應(yīng)用于制造半導(dǎo)體、超導(dǎo)體，并且能夠作為良好的熱導(dǎo)體。此外盡管柔軟且重量輕，但石墨烯本身又相當(dāng)堅(jiān)固。

如果不是看到布法羅大學(xué)(University of Buffalo)的這項(xiàng)新研究，我們甚至很難想象石墨烯可以和“磁性”沾上新的關(guān)系。

研究配圖 - 1：參數(shù)檢測

如上圖所示，白色矩形部分為一個(gè) 20nm 厚的磁體(厚度是石墨烯的 20 倍以上)，虛線周圍則是布置了八個(gè)石墨烯電極。

研究資深作者 Jonathan Bird 表示：“兩者的大小差異，有點(diǎn)像是放在紙上的一塊磚”。

研究配圖 - 2：柵極電壓 / 差分電導(dǎo)的演變

在磁體附近的八個(gè)電極，旨在測量其導(dǎo)電率是如何隨著磁體響應(yīng)而變化。雖然這種作用距離磁體本身聽起來只有幾微米遠(yuǎn)，但在微觀尺度上的表現(xiàn)已經(jīng)相當(dāng)振奮人心。

不過先前的研究，還提出過將石墨烯暴露于釔鐵石榴石中、或?qū)⒉牧系膬蓪优で?ldquo;魔角”，以將石墨烯磁化的實(shí)現(xiàn)方法。

研究配圖 - 3：不同柵極電壓下的差分電導(dǎo)

為了了解這種磁性是如何在石墨烯材料中產(chǎn)生的，顯然還需要進(jìn)一步的研究。一種觀點(diǎn)是，這可能與粒子的自旋極化 / 軌道耦合、或兩者的共同影響有關(guān)。

若真如此，那磁性石墨烯或?yàn)樾屡d的“自旋電子學(xué)”開辟新的研究方向。與當(dāng)前的電子設(shè)備相比，它至少能夠?qū)?shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)更密集的編碼。

研究配圖 - 4：零偏 / 典型差分電導(dǎo)曲線

有關(guān)這項(xiàng)研究的詳情，已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《物理品論快報(bào)》(Physical Review Letters)上。

原標(biāo)題為《Remote Mesoscopic Signatures of Induced Magnetic Texture in Graphene》。