بینشی جدید؛

پرده‌برداری از مغناطیس جادویی تکه‌های گرافن مثلثی / تضادی آشکار!

گرافن مغناطیسی نمی‌شود، اما اگر آن را به صورت یک تکه مثلثی درآوریم، مغناطیسی خواهد شد و این تضاد آشکار نتیجه‌ای از اشکال «جادویی» در ساختار تکه‌های گرافن است.

کد خبر: ۸۵۰۳۱۰

سه‌شنبه - ۰۶ خرداد ۱۳۹۹ / May 26, 2020

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، «ترای‌انگولن» به تکه گرافن مثلثی شکل گفته می‌شود که دارای یک لحظه مغناطیسی خالص است. درواقع ترای‌انگولن یک آهنربا با اندازه نانوی گرافن است. این حالت مغناطیسی چشم‌انداز‌های جالبی را در زمینه استفاده از این آهنربا‌های خالص کربن در صنعت فناوری به وجود آورده است.

از آنجا که تولید ترای‌انگولن با روش‌های سنتز آلی در محلول بسیار دشوار است، هنوز آزمایش‌های واضح و درستی از این تکه‌های مثلثی شکل انجام نشده است و به همین دلیل نیز پیش‌بینی‌های درستی در مورد وضعیت مغناطیسی آن نمی‌توان کرد. خصوصیات دو رادیکالی این مولکول باعث شده که این ماده بسیار واکنشی و به تبع نیز ساختن آن دشوار باشد.

رادیکال به اتم، مولکول یا یونی گفته می‌شود که دارای مولکول‌ها یا اتم‌هایی است که الکترون جفت‌نشده در لایه الکترونی دارند. با توجه به توضیحات به نظر می‌رسد که خاصیت مغناطیسی در ترای‌انگولن در همان چند مورد موفق در آزمایش‌ها نیز بسیار گنگ است.

حال دانشمندان در پژوهشی جدید این چالش را با استفاده از میکروسکوپ تونلی روبشی یا STM برطرف کردند. آن‌ها پس از مونتاژ یک قطعه گرافن مثلثی روی سطح طلای تمیز، از طیف‌سنجی تونلی روبشی با وضوح بالا استفاده و مشاهده کردند که این ترکیب یک حالت مغناطیسی خالص با چرخش حالت پایه S=۱ از خود نشان می‌دهد و در نتیجه این مولکول کوچکی است که پارامغناطیس کربن خالص به شمار می‌رود.

خاصیت پارامغناطیس یا پارامغناطیسم خاصیتی است که در آن، ماده پذیرفتاری مغناطیسی مثبت (اما کوچک) دارد و در نتیجه الکترون‌های جفت نشده باعث تشدید میدان مغناطیسی در محیط دور و اطراف می‌شوند. این نتایج نخستین آزمایش‌های متمرکز شده روی تکه گرافن با اسپین بالا است.

این یافته‌ها با مراحل دستکاری اتمی ترای‌انگلن غیرفعال هیدروژن به دست آمده است. با حذف کنترل شده اتم‌های هیدروژن اضافی در آزمایش، بیشتر به ساختار هیدروژنه شبیه، حالت اسپین آن S=۱/۲ و درنهایت به حالت اسپین بالای ساختار مولکولی ایده‌آل یعنی S=۱ تبدیل شد.

این موضوع ویژگی جادویی گرافن را زمانی که به تکه مثلثی بریده می‌شود، نشان می‌دهد و بینش جدیدی را برای درک تعامل اسپین‌ها با سطوح به وجود آورده است.