Графит подражает магнитным свойствам железа

Ученые из Эйндховенского технологического университета и Рэдбаудского университета Неймеген впервые объяснили, почему обычный графит проявляет магнитные свойства при комнатной температуре.

Результаты исследования окажутся полезными для новых нанотехнологических разработок, таких как сенсоры и детекторы. Определенная разновидность графита может стать многообещающим кандидатом на материал для биодатчиков.

Графит — это не только пишущая основа карандашей, но и известный смазочный материал. Представляет из себя слоистый состав со слабым межслойным взаимодействием между отдельными углеродными (графеновыми) слоями.

Полной неожиданностью явилось известие, что графит — ферромагнитный материал. Ученые Джири Червенка и Киис Флипс (Эйндховенский технологический университет), а также Михаил Кацнельсон (Рэдбаудский университет Неймеген) продемонстрировали очевидность ферромагнитного состояния графита и объяснили его механизм.

В графите упорядоченные области углерода разделяются границами шириной 2 миллимикрона. Электроны в дефектных областях (окрашены желтым на рисунке 1) ведут себя иначе, нежели в упорядоченных (окрашены синим), проявляя свойства, схожие со свойствами таких ферромагнитных материалов как железо и кобальт.

Ученые выяснили, что пограничные области отдельных углеродистых слоев притягиваются, формируя двухмерные сети (рисунок 2). Область сцепления и объясняет постоянные магнитные свойства графита. Ученые также демонстрируют экспериментальные данные для исключения магнитных примесей в качестве источников ферромагнетизма, тем самым сигнализируя о завершении более чем десятилетних дебатов.

Удивительно, но материал, содержащий только атомы углерода, может быть слабым ферромагнетиком. Это открывает новые возможности для использования спинтроников в углеродистых материалах. Спины могут путешествовать на длинные расстояния без изменения ориентации спина.

Углерод является биосовместимым материалом, и потому исследуемые магнитные свойства являются наиболее многообещающими для разработки биодатчиков.

05.10.2009