Student World

V Nature byl publikován článek popisující, že za velmi nízkých teplot (0,3 K) a ve velmi silném magnetickém poli (35 tesla, tj. asi desetkrát tolik, než je v přístroji pro NMR) dokáže grafen filtrovat elektrony podle jejich spinu.

Za běžných podmínek grafen funguje jako vodič. V magnetickém poli, orientovaném kolmo k vrstvě grafenu, se však chování změní. Lze přirovnat k topologickým izolátorům (grafen však není klasický topologický izolátor), vše je ale posunuto o jednu dimenzi. Zatímco topologické izolátory vedou proud po povrchu, nikoliv však uvnitř materiálu, grafen (již de facto dvojrozměrný) jej vede pouze po obvodu, vnitřek se stává izolantem. Proud po obvodu v závislosti na orientaci magnetického pole teče buď po směru, nebo proti směru hodinových ručiček (kvantový Hallův jev).

Nový výzkum ukázal, že silné magnetické pole orientované tentokrát v rovině vrstvy grafenu za nízkých teplot vyvolá ještě podivnější chování. Elektrony se budou po obvodu pohybovat oběma směry, ovšem oba protiběžné proudy se budou lišit spinem. Obrácením magnetického pole se otočí i oba proudy.

Předpokládá se, že tato vlastnost grafenu by mohla najít uplatnění třeba při kvantových výpočtech (v první fázi pouze ve specializovaných vládních apod. laboratořích, přece jen jsou zde vyžadovány extrémní podmínky – i když časem se možná podaří chování vyvolat i v běžnějším prostředí). K výhodám techniky patří skutečnost, že pokud je okraj grafenu znečistěn příměsemi, na celý jev by to mělo mít jen velmi malý vliv. Nicméně i zde vstupují do hry kuriózní vztahy. Ačkoliv např. zlato je velmi dobrý vodič, v tomto případě čím více zlata se přimíchá na obvod grafenové pásky, tím víc roste odpor.

Popsané chování grafenu bylo již dříve předpovězeno na základě teorie, nyní se však podařilo potvrdit i experimentálně.

Zdroj: Phys.org

Poznámka: U feromagnetických látek bývá elektrický proud tvořen elektrony s orientací spinu téměř zcela na jednu stranu. Souvisí to nějak (jak)?

autor Pavel Houser