Grafeeni on vain yhden atomin paksuinen hiilen olomuoto, joka on poikkeuksellisen kestävä ja hyvin sähköä johtava materiaali.
Grafeeni on vain yhden atomin paksuinen hiilen olomuoto, joka on poikkeuksellisen kestävä ja hyvin sähköä johtava materiaali.

Helsingin ja Manchesterin yliopistojen fyysikot saivat grafeenin magneettisuudesta uutta tietoa.

Grafeeni on vain yhden atomin paksuinen hiilen olomuoto, jonka mekaaniset ominaisuudet ovat vertaansa vailla ja jossa sähköä johtavat elektronit käyttäytyvät ainutlaatuisella tavalla.

Kevyet alkuaineet, kuten hiili, ovat lähtökohtaisesti ei-magneettisia. Lukuisat teoreettiset tutkimukset ovat kuitenkin ennustaneet, että atomitason vauriot voisivat muuttaa grafeenin magneettiseksi.

Mikäli tämä pitäisi paikkaansa, voitaisiin räätälöitävä magnetismi lisätä grafeenin jo valmiiksi vaikuttavaan  ominaisuuslistaan.

Kokeellinen todistusaineisto ilmiön puolesta on kuitenkin toistaiseksi ollut vähäistä ja ristiriitaista. Nyt Helsingin yliopiston fyysikot yhdessä Manchesterin yliopiston tutkimusryhmän kanssa onnistuivat muuttamaan grafeeninäytteet magneettisiksi.

Suomalaisfyysikot tuottivat atomitason vaurioita grafeeniin käyttäen laitoksen hiukkaskiihdyttimiä. Toisiin näytteisiin tuotettiin vaurioita kemiallisesti käyttäen fluoria. Näytteet analysoitiin Manchesterin yliopistossa.

Kummatkin vaurioitetut näytteet muuttuivat käsittelyssä magneettisiksi, mikä antaa vahvistuksen teoreettisille ennusteille.

Näytteissä havaitttin paramagnetismia, joka ilmenee vain kuin kyseinen aine on magneettikentässä. Aiemmissa tutkimuksissa raportoitua ferromagneettista järjestäytymistä, mikä on ominaista kestomagneeteille, ei havaittu.

Tutkimus tuo selvyyttä grafeenin magneettiseen luonteeseen. Grafeenin magneettiset ominaisuudet voisivat mahdollistaa laitteita, joissa sekä sähkönjohtavuutta että magneettisuutta voitaisiin säädellä.

Grafeenin löytäjille Andre Geimille ja Konstantin Novoseloville myönnettiin vuoden 2010 fysiikan Nobel-palkinto. Geim osallistui myös tähän magneettisuuden esille tuoneeseen tutkimukseen.

Tutkimuksen julkaisi Nature Physics.