Grafen je poseban materijal. Među svojim brojnim talentima, može djelovati kao supravodič, generirati super rijedak oblik magnetizma i otključati potpuno nova kvantna stanja.
Sada grafen ima još jednu nevjerovatnu zaslugu: može snimiti nivoe magnetootpornosti bez potrebe da snizi temperaturu do apsolutne nule.
Visoka magnetna otpornost – sposobnost materijala da mijenja svoj električni otpor kao odgovor na magnetsko polje – relativno je rijetka, ali materijali koji mogu promijeniti svoja svojstva na ovaj način korisni su u kompjuterima, automobilima i medicinskoj opremi.
Najzanimljivije ponašanje grafena, i zaista najviši nivoi magnetootpornosti, obično se opažaju na ultra niskim temperaturama.
U ovom najnovijem eksperimentu, istraživači sa Univerziteta u Manchesteru i Univerziteta Lankaster u Velikoj Britaniji izložili su visokokvalitetni grafen magnetnim poljima na sobnoj temperaturi i izmerili njegov odgovor.
„Tokom poslednjih 10 godina, elektronski kvalitet grafenskih uređaja se dramatično poboljšao i čini se da se svi fokusiraju na pronalaženje novih fenomena na niskim temperaturama tečnog helijuma, zanemarujući šta se dešava u uslovima okoline“, kaže naučnik o materijalima Aleksej Berdjugin sa Univerziteta Manchester.
"Odlučili smo da pojačamo toplinu i neočekivano se pojavilo čitavo mnoštvo neočekivanih pojava."
Istraživači su koristili čisti i nemodificirani grafen, osiguravajući da samo temperatura može promijeniti njegovu provodljivost. Povećanje temperature pobuđuje nabijene čestice unutar materijala, otkrivajući praznine ili 'rupe' dok skaču.
Pod uticajem standardnih trajnih magneta, zagrijani grafen je pokazao odziv magnetootpornosti veći od 100 posto, što nikada ranije nije viđeno ni u jednom materijalu, postavljajući novi rekord. Da taj odgovor stavimo u perspektivu – na sobnoj temperaturi i u realnim magnetnim poljima, većina metala i poluvodiča mijenja svoj električni otpor samo za djelić od 1 posto.
To se svodi na pokretljivost i ravnotežu negativno nabijenih elektrona i pozitivno nabijenih rupa koje ostaju dok se elektroni kreću, kažu istraživači.
"Nedopirani visokokvalitetni grafen na sobnoj temperaturi nudi priliku za istraživanje potpuno novog režima koji je u principu mogao biti otkriven prije deset godina, ali su ga svi nekako previdjeli", kaže fizičar Leonid Ponomarenko, sa Univerziteta Lancaster u Velikoj Britaniji.
"Planiramo da proučavamo ovaj režim čudnog metala i sigurno će uslijediti zanimljiviji rezultati, fenomeni i primjene."
Bio je još jedan zanimljiv ishod testiranja. Kako je temperatura rasla, nepromijenjeni grafen je postao ono što je poznato kao 'čudan metal', vrsta materijala koju još uvijek ne razumijemo u potpunosti.
Ono što znamo o ovim metalima je da djeluju na način na koji ne očekujemo, a to je bilo tačno za grafen ovdje. Konkretno, odnos između temperature i električnog otpora ne funkcionira kao kod normalnih metala.
Iako nema neposrednih implikacija u stvarnom svijetu za istraživanje, ono značajno doprinosi našem razumijevanju kako materijali i njihova fizika funkcionišu – i baca više svjetla na to koliko je grafen poseban i svestran.
"Ljudi koji rade na grafenu kao što sam ja uvijek su smatrali da je ovaj zlatni rudnik fizike trebao odavno biti iscrpljen", kaže fizičar i naučnik o materijalima Andre Geim sa Univerziteta u Mančesteru.
"Materijal nam neprestano dokazuje da nismo u pravu, pronalazeći još jednu inkarnaciju. Danas moram ponovo priznati da je grafen mrtav, živio grafen."
