Физики обнаружили спонтанно возникший в трехслойном образце графена* аномальный эффект Холла** с магнитным гистерезисом***, сообщает N + 1 со ссылкой на Nature Physics.
В Массачусетском технологическом институте вместе с учеными из Канады, США и Японии провели эксперимент с трехслойным образцом графена, в котором каждая плоскость располагалась относительно другой под углом 1,8°. Между полученными парами слоев образовались муаровые решетки с постоянной 7,8 нм (нанометров), сформировавшие супермуаровую решетку с постоянной 250 нм.
Нарушение молекулярной симметрии в условиях нулевого магнитного поля при температуре около 273 градусов Цельсия привело к возникновению кривизны Берри и формированию нетривиальной топологии с аномальным эффектом Холла и заметным магнитным гистерезисом. Далее ученые проверили ферромагнитные свойства образца в магнитном поле и при разных температурах, включаю точку Кюри****. При этом аномальный эффект Холла не зависел от деформации и нарушения угла скручивания графеновых слоев.
В связи с этим исследователи предположили, что ферромагнетизм графена обусловлен малым спин-орбитальным взаимодействием*****, то есть имеет орбитальное происхождение, а не только спиновое, как предполагалось ранее.
* Графен — двумерная модификация углерода толщиной в один атом.
** Эффект Холла — разность потенциалов на краях образца в поперечном магнитном поле при протекании перпендикулярного полю тока. Аномальный эффект Холла — появление подобного напряжения без внешнего постоянного магнитного поля.
*** Магнитный гистерезис (от греч. ὑστέρησις — «отставание, запаздывание») — зависимость вектора намагничивания и вектора напряженности магнитного поля не только от приложенного внешнего поля, но и от магнитной «предыстории» образца.
**** Точка Кюри (или температура Кюри) — температура, при которой резко изменяются свойства симметрии вещества, например магнитной — в ферромагнетиках, электрической — в сегнетоэлектриках и т. д.
***** Спин-орбитальное взаимодействие — взаимодействие между движущейся частицей и ее собственным магнитным моментом, обусловленным спином (вращением частицы вокруг своей оси), например взаимодействие находящегося на одной из атомных орбит электрона со своим спином.