Un gruppo di ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha fatto una scoperta interessante riguardo a una configurazione di strati di grafene. Il grafene è uno strato di carbonio spesso un solo atomo che ha alcune proprietà insolite, come la resistenza e la capacità di trasmettere l’elettricità. I ricercatori hanno preso la grafite, il materiale all’interno di una matita, e hanno separato gli strati più sottili. Successivamente, hanno disposto questi strati in un modello romboedrico e hanno misurato le loro proprietà.
La scoperta principale è che il grafene a 5 strati ha mostrato una proprietà magnetica particolare chiamata stato multiferroico, che è molto rara. Inoltre, ha anche mostrato un comportamento elettronico unico chiamato ferro-valleytricità, che è la causa dello stato multiferroico. Questa è la prima volta che si osserva la ferro-valleytricità e il magnetismo non convenzionale in cinque strati di grafene, mentre non si osserva questa proprietà in uno, due, tre o quattro strati. Per ulteriori dettagli su questo fenomeno, puoi leggere l’articolo “From a five-layer graphene sandwich, a rare electronic state emerges” pubblicato su MIT News.
Gli scienziati hanno spiegato che l’arrangiamento degli strati e il posizionamento del campione vicino allo zero assoluto permettono l’emergere di interazioni tra gli elettroni. Queste interazioni quantistiche creano il comportamento complessivo del sistema. In cinque strati, gli elettroni si trovano in un ambiente reticolare in cui si muovono molto lentamente, permettendo loro di interagire efficacemente con altri elettroni. Questo porta alla coordinazione degli elettroni in determinati ordini ferroici preferiti.
Le due proprietà ferroiche principali sono il coordinamento del movimento orbitale degli elettroni e la preferenza per uno dei due stati di energia più bassa nel grafene, chiamati “valli”. Queste proprietà portano a un magnetismo complessivo che è multiferroico, il che significa che i campi magnetici possono essere applicati per ottenere più stati preferiti. Queste proprietà multiferroiche possono essere utili in applicazioni che richiedono un’efficienza superiore rispetto ai materiali e ai dispositivi tradizionali. Ad esempio, se si potesse sfruttare questa proprietà per scrivere su un hard disk magnetico, si potrebbe memorizzare il doppio delle informazioni rispetto ai dispositivi convenzionali. Per approfondire il tema dell’orbitale multiferroico nel grafene, puoi consultare il documento “Orbital Multiferroicity in Pentalayer Rhombohedral Graphene”.
L’articolo che descrive questi risultati è stato pubblicato sulla rivista Nature.
