石墨烯在室溫下呈現出創紀錄磁阻

石墨烯是一種從石墨中提取的二維材料，呈蜂窩狀結構，已知比金剛石更堅硬，比銅更能導電。在石墨烯被發現近20年后，研究表明它是人們所知的最具磁阻的材料。

現在，英國曼徹斯特大學的Andre Geim和同事發現，石墨烯在室溫下具有前所未有的磁阻。相關研究成果2023年4月13日發表于國際學術期刊《自然》。

為了揭示這一現象，研究團隊首先在一些石墨烯上施加電場，以平衡其電荷載流子的數量。這些載流子負責產生材料的電流，由帶負電荷的電子和帶正電荷的空穴組成。

原始石墨烯的蜂窩狀結構沒有缺陷，電子和空穴數量相等。由于很難生產出這樣的石墨烯，研究人員使用電場調整有缺陷的石墨烯的結構，以便在更原始的狀態下研究這種材料。

因石墨烯研究獲得2010年諾貝爾物理學獎的Andre Geim表示，石墨烯材料結構上的缺陷會影響其磁阻。

接下來，研究人員對石墨烯施加不同的磁場，以測量其磁阻的變化。即使在施加較小磁場的情況下，其電阻也會發生巨大變化。這在一定程度上歸因于石墨烯的電子和空穴具有高度流動性，因此對外部磁場的微小變化很敏感。

大多數材料僅在非常低的溫度下顯示磁阻。研究人員表示，在這項實驗中，石墨烯在室溫下比之前測試的任何其他材料（如石墨和鉍等）都更具磁阻。

磁阻材料已經被用于數據存儲設備中。英國蘭卡斯特大學的Leonid Ponomarenko在一份聲明中表示，研究人員計劃繼續研究石墨烯，其“應用將隨之而來”。

“這一發現為探索基礎物理學打開了大門。”新加坡國立大學的Antonio Helio Castro Neto表示。

他解釋說，石墨烯是一種二維材料，載流子的運動被限制在一層薄層內。在這種情況下，空穴和電子之間的相互作用變得非常強，因此有空間來操縱這些相互作用，并進一步研究是什么在控制它們。

（來源：中國科學報）