Des chercheurs de l'Université du Maryland (UMD) ont fait une découverte révolutionnaire dans la recherche sur le graphène qui pourrait fournir un banc d'essai pour comprendre comment les électrons se déplacent dans des champs magnétiques extrêmement élevés. Depuis sa découverte en 2004, Le graphène est devenu une célébrité dans le monde de la science et de la physique des matériaux en raison de ses propriétés physiques remarquables.

L'un des matériaux les plus minces et les plus solides jamais fabriqués sur terre avec des pouvoirs de conductivité incroyables, Le graphène est rapidement devenu l'un des matériaux les plus polyvalents découverts. La recherche liée au graphène alimente actuellement de nouvelles applications potentiellement révolutionnaires dans tous les domaines, de l'électronique plus rapide, technologie portable et vêtements intelligents pour un meilleur stockage d'énergie, capteurs et dispositifs médicaux. Et maintenant, les ingénieurs mécaniciens de l'UMD ont peut-être trouvé un moyen de le rendre encore plus puissant.

L'étudiant diplômé Shuze Zhu et le professeur agrégé Teng Li (link is external), avec Joseph Stroscio, collaborateur du National Institute of Standards and Technology (NIST), ont développé un modèle théorique qui montre comment façonner et étirer le graphène pour créer un puissant, force magnétique réglable et durable.

Lorsqu'il est étiré, ou tendu, Les électrons du graphène se comportent comme s'ils étaient dans un champ magnétique puissant. Ce soi-disant effet pseudomagnétique pourrait ouvrir de nouvelles possibilités dans l'électronique du graphène, mais si loin, les chercheurs n'ont pu induire de tels pseudochamps qui ont été très localisés et nécessitent des conditions de chargement particulières qui sont prohibitives à réaliser en pratique. Cependant, Des chercheurs du Maryland ont peut-être expliqué comment façonner un ruban de graphène de sorte que le simple fait de tirer ses deux extrémités produise un champ pseudomagnétique uniforme. Et avec les technologies actuelles de nanofabrication, l'équipe est convaincue qu'elle sera bientôt en mesure de faire passer son modèle théorique à une réalité de conception.

"Nos résultats révèlent une solution facile mais efficace pour atteindre un champ pseudomagnétique extrêmement élevé dans un graphène plan par un simple étirement, " a déclaré le directeur de la recherche, le professeur agrégé Teng Li.

En 2010, les chercheurs ont accidentellement découvert que lors de la manipulation d'un réseau bidimensionnel de graphène, un petit triangle, La forme de bulle créée dans le matériau a provoqué un champ pseudomagnétique dans la minuscule bulle jusqu'à 300 Tesla, bien au-delà de ce qui peut être atteint avec des aimants de laboratoire stables. Le record actuel d'un champ magnétique produit en laboratoire n'est que de 85 teslas pendant moins d'une petite fraction de seconde.

Bien qu'il semble assez simple d'étirer un matériau dans deux directions, comme tirer sur les extrémités d'un élastique, l'équipe a découvert que la feuille de graphène devait non seulement être étirée, mais que la feuille doit également être façonnée d'une manière spécifique. Un simple rectangle ou carré de graphène, lorsqu'il est étiré, ne créerait pas de champ pseudomagnétique.

Mais lorsque le graphène a pris une forme conique comme un trapèze ou un fanion, tirer sur les extrémités produit une tension qui augmente régulièrement sur toute la longueur du ruban, et ce gradient de déformation constant donne un uniforme, et contrôlable, champ pseudomagnétique. Et plus la contrainte est appliquée au matériau, plus la force magnétique est grande. Le modèle de l'équipe, qui a été vérifié sur trois modèles de calcul, prédit une amplitude de champ accordable de zéro à 200 Tesla.

Ce type de champ pseudomagnétique contrôlé crée le potentiel de nouvelles façons d'étudier le mouvement des électrons dans un champ magnétique élevé contrôlable. Actuellement, il n'existe pas de méthode durable pour générer des champs magnétiques de cette ampleur. Les champs induits – s'ils étaient rendus plus uniformes spatialement – ​​pourraient potentiellement permettre de nouveaux concepts d'électronique, tels que "valleytronics, " dans laquelle les électrons se séparent entre différentes vallées dans la structure de la bande de graphène.