石墨烯堆積時發現的罕見電子狀態

超特殊材料石墨烯繼續讓科學家們感到驚訝和著迷，這一次揭示了一種罕見的電子狀態，稱為“鐵谷三性”，當石墨烯以特定的五層組合堆疊時就會發生。

當處于這種新狀態時，石墨烯堆棧表現出奇怪而奇妙的磁性和電子行為，由麻省理工學院 （MIT）、哈佛大學和日本國家材料科學研究所的研究人員報道。

以這種方式使用石墨烯可以幫助經典和量子計算機，根據該團隊的說法，特別是在創建提供大容量但運行所需的相對較少能量的數據存儲解決方案方面。

“石墨烯是一種迷人的材料，”說麻省理工學院物理學家龍菊。“你添加的每一層基本上都給你一種新材料。

“現在這是我們第一次在五層石墨烯中看到鐵谷三性和非常規磁性。但我們沒有看到一層、兩層、三層或四層的這種屬性。

亞鐵材料在它們的電、磁或結構特性中表現出某種協調的行為——例如，磁鐵具有所有電子旋轉并指向同一方向，而不受外部磁場的引導。

在其他材料中，電子可能會排列在微小的漩渦中。待成為多鐵性，則同一材質必須顯示多種類型的協調行為。

根據他們的計算，研究人員認為，如果將五層排列成一個，石墨烯可能會變成多鐵性。菱形圖案（與堆疊在一起的雞絲網沒有什么不同）。

重要的是，這創造了一個電子減慢的環境，鐵線排列開始發生。通過對石墨烯片它自然形成了五層，在這種特殊的模式中，研究人員確實看到了多鐵性行為。

首先，存在非常規磁性，其中電子協調了它們的軌道運動（而不是像標準磁鐵那樣旋轉或旋轉）。其次，電子表現出沉降在一個特定的電子“谷”（或低能態）的趨勢，而在標準石墨烯中，它們沒有表現出任何偏好。

該團隊證明，這兩種鐵特性都可以由電場控制。雖然這一切目前仍然是非常高水平的和技術性的，但最終它可以用來開發可以存儲雙倍數據的計算機芯片 - 因為材料的電子可以通過兩種方式而不是一種方式操縱。

“我們知道這個結構中會發生一些有趣的事情，但我們不知道到底是什么，直到我們測試它，”說麻省理工學院物理學家盧正光。

“這是我們第一次看到Ferro-valleytronics，也是我們第一次看到Ferro-valleytronics與非常規鐵磁體共存。

該研究已發表在自然界.

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