D'habitude, la résistance électrique d'un matériau dépend beaucoup de ses dimensions physiques et de ses propriétés fondamentales. Dans des circonstances particulières, cependant, cette résistance peut adopter une valeur fixe, indépendante des propriétés de base du matériau et « quantifiée » (c'est-à-dire qu'elle évolue par paliers discrets plutôt que de façon continue). Cette quantification de la résistance électrique se produit normalement dans des champs magnétiques puissants et à très basse température lorsque les électrons se déplacent de manière bidimensionnelle. Maintenant, une équipe de recherche dirigée par l'Université de Göttingen a réussi à démontrer cet effet à basse température en l'absence presque totale de champ magnétique dans le graphène double couche d'origine naturelle, qui n'a que deux atomes d'épaisseur. Les résultats de l'étude ont été publiés dans La nature .

L'équipe de l'Université de Göttingen, L'Université Ludwig Maximilian de Munich et l'Université du Texas (Dallas) ont utilisé du graphène à deux couches sous sa forme naturelle. Les délicats flocons de graphène sont mis en contact à l'aide de techniques de microfabrication standard et le flocon est positionné de manière à pendre librement comme un pont, maintenus sur les bords par deux contacts métalliques. Les doubles couches extrêmement propres de graphène montrent une quantification de la résistance électrique à basse température et des champs magnétiques presque indétectables. En outre, le courant électrique circule sans aucune perte d'énergie. La raison en est une forme de magnétisme qui n'est pas générée de la manière habituelle comme on le voit dans les aimants conventionnels (c'est-à-dire par l'alignement des moments magnétiques intrinsèques des électrons), mais par le mouvement des particules chargées dans la double couche de graphène elle-même.

"En d'autres termes, les particules génèrent leur propre champ magnétique intrinsèque, ce qui conduit à la quantification de la résistance électrique, " déclare le professeur Thomas Weitz de l'université de Göttingen.

La raison pour laquelle cet effet est spécial n'est pas seulement qu'il ne nécessite qu'un champ électrique, mais aussi qu'il existe en huit versions différentes qui peuvent être contrôlées par des champs magnétiques et électriques appliqués. Il en résulte un degré élevé de contrôle, car l'effet peut être activé et désactivé et le sens de déplacement des particules chargées peut être inversé.

« Cela en fait un candidat vraiment intéressant pour des candidatures potentielles, par exemple, dans le développement de composants informatiques innovants dans le domaine de la spintronique, ce qui pourrait avoir des implications pour le stockage des données, " dit Weitz. " De plus, c'est un avantage que nous puissions montrer cet effet dans un système comprenant un matériau simple et naturel. Cela contraste fortement avec les « hétérostructures récemment popularisées, ' qui nécessitent une composition complexe et précise de différents matériaux.

"D'abord, cependant, l'effet doit être étudié plus avant et des moyens de le stabiliser à des températures plus élevées doivent être trouvés, car actuellement il ne se produit qu'à un maximum de cinq degrés au-dessus du zéro absolu (ce dernier étant de 273 degrés au-dessous de 0 ^o C)."