O grafeno, um dos materiais mais fortes do mundo, normalmente não é magnético. Mas quando empilhado e torcido, o grafeno desenvolve uma forma rara de magnetismo, descobriram novas pesquisas.
O campo magnético não é criado pelo giro normal dos elétrons dentro das camadas individuais de grafeno, mas em vez disso surge do turbilhão coletivo de elétrons em todas as três camadas da estrutura de grafeno empilhado, relataram os pesquisadores em 12 de outubro na revista Nature Physics.
O grafeno é um material feito de uma única camada (ou monocamada) de átomos de carbono dispostos em um padrão de favo de mel. É incrivelmente leve e forte (embora seja vulnerável a rachaduras). Ele também conduz eletricidade, tornando-o interessante para uso em eletrônicos e sensores.
"Nós nos perguntamos o que aconteceria se combinássemos monocamadas e bicamadas de grafeno em um sistema trançado de três camadas", disse Cory Dean, físico da Universidade de Columbia em Nova York e um dos autores do novo artigo, em um comunicado.
"Descobrimos que variar o número de camadas de grafeno confere a esses materiais compostos algumas propriedades novas e interessantes que não tinham sido vistas antes."
Dean e seus colegas empilharam duas camadas de grafeno e, em seguida, adicionaram uma única camada no topo, girando a pilha em 1 grau.
Eles então estudaram esse sanduíche de grafeno em uma variedade de circunstâncias, incluindo temperaturas logo acima do zero absoluto (o ponto em que todo o movimento molecular para).
Nessas baixas temperaturas, eles descobriram que o grafeno parou de conduzir eletricidade e se tornou um isolante.
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Eles também descobriram que podiam controlar as propriedades da pilha tortuosa de grafeno aplicando um campo elétrico.
Quando o campo elétrico era orientado em uma direção, o sistema agia como uma dupla camada torcida de grafeno. Quando eles inverteram o campo, a pilha assumiu as propriedades de uma estrutura de grafeno de quatro camadas torcida.
Talvez o mais estranho de tudo seja o raro magnetismo que apareceu na estrutura de três camadas.
Um estudo publicado por outro grupo na revista Advanced Materials descobriu que o grafeno ligado ao nitreto de boro pode dar origem a um estranho campo magnético. Esse campo surgiu das ligações moleculares do carbono no grafeno e do boro no nitreto de boro.
A nova pesquisa revela que esse mesmo tipo de magnetismo pode ocorrer apenas no grafeno puro, simplesmente por causa das interações entre as moléculas de carbono.
"Carbono puro não é magnético", disse o co-autor do estudo Matthew Yankowitz, físico da Universidade de Washington em Seattle, no comunicado. "Notavelmente, podemos projetar essa propriedade organizando nossas três folhas de grafeno nos ângulos de torção certos."
A estrutura também contém regiões onde as propriedades não são perturbadas pela torção da camada. Essas áreas únicas no material poderiam ser exploradas para armazenamento de dados ou aplicações de computação quântica, disse o co-autor do estudo Xiaodong Xu, também da Universidade de Washington, no comunicado.
Os pesquisadores agora planejam se aprofundar nas propriedades fundamentais da estrutura do grafeno. "Este é realmente apenas o começo", disse Yankowitz.
Traduzido e adaptado por equipe Conhecimento Agora
Fonte: Live Science
