एक ग्राफीन क्रिस्टल का एक कलाकार का प्रतिनिधित्व, एक हेक्सागोनल पैटर्न में कार्बन परमाणुओं की व्यवस्था दिखा रहा है। अलेक्जेंडर एआईयूएस, सीसी बाय-एसए 3.0 | फोटो क्रेडिट: अलेक्जेंडर एआईयूएस, सीसी बाय-एसए 3.0

नोबेल पुरस्कार विजेता आंद्रे गेम के नेतृत्व में ब्रिटेन में शोधकर्ताओं ने ग्राफीन की एक और संपत्ति की खोज की है – कार्बन परमाणुओं की एक एकल-परमाणु-मोटी परत जो मधुकोश पैटर्न में व्यवस्थित है – जो इस ‘आश्चर्य’ सामग्री को और अलग करती है।

डॉ. गीम एंड कंपनी ने पाया कि ग्राफीन कमरे के तापमान पर एक असामान्य विशाल चुंबकत्व (जीएमआर) प्रदर्शित करता है।

जीएमआर आसन्न सामग्री में चुंबकीय क्षेत्र से प्रभावित कंडक्टर के विद्युत प्रतिरोध का परिणाम है। इसका उपयोग कंप्यूटर, बायोसेंसर, ऑटोमोटिव सेंसर, माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम और मेडिकल इमेजर्स में हार्ड डिस्क ड्राइव और मैग्नेटोरेसिस्टिव रैम में किया जाता है।

जीएमआर-आधारित उपकरणों का मुख्य रूप से चुंबकीय क्षेत्र को समझने के लिए उपयोग किया जाता है। नए शोध में पाया गया है कि पारंपरिक समकक्षों के विपरीत, एक ग्राफीन-आधारित डिवाइस को इन क्षेत्रों को समझने के लिए बहुत कम तापमान पर ठंडा करने की आवश्यकता नहीं होगी। तलाश में प्रकाशित हो चुकी है। प्रकृति 12 अप्रैल को

जीएमआर क्या है?

ऐसी स्थिति का एक उदाहरण जिसमें GMR प्रकट होता है। बड़े तीर चुंबकीय क्षेत्र की दिशा का संकेत देते हैं। ‘FM’ का मतलब फेरोमैग्नेटिक मैटेरियल और ‘NM’ का मतलब नॉन-मैग्नेटिक मैटेरियल से है। | फोटो क्रेडिट: गिलोम, सीसी बाय-एसए 3.0

कहते हैं कि कंडक्टर दो फेरोमैग्नेटिक सामग्रियों के बीच सैंडविच होता है (आमतौर पर, धातुएं चुंबक की ओर आकर्षित होती हैं, जैसे कि लोहा)। जब सामग्री को एक ही दिशा में चुम्बकित किया जाता है, तो कंडक्टर में विद्युत प्रतिरोध कम होता है। दिशाएँ एक दूसरे के विपरीत होने पर प्रतिरोध बढ़ता है। यह जीएमआर है।

सिंगापुर के नेशनल यूनिवर्सिटी में भौतिकी के सहायक प्रोफेसर और कागज के लेखक एलेक्सी बर्डुगिन ने कहा, “ग्राफीन-आधारित डिवाइस में देखा गया मैग्नेटोरेसिस्टेंस” इस चुंबकीय क्षेत्र रेंज में अन्य ज्ञात अर्धचालकों की तुलना में लगभग 100 गुना अधिक था। हिंदू ईमेल के माध्यम से।

प्रभाव कंडक्टर में इलेक्ट्रॉनों द्वारा फेरोमैग्नेट्स में इलेक्ट्रॉनों को बिखेरने के कारण होता है, जो चुंबकीय क्षेत्र की दिशा से प्रभावित होता है।

पारंपरिक जीएमआर उपकरणों को उनके घटक कणों की गतिज ऊर्जा को दबाने के लिए कम तापमान पर ठंडा किया जाता है, जिससे इलेक्ट्रॉनों को उनसे आगे बढ़ने से रोका जा सके। ग्रैफेन में, शोधकर्ताओं ने इस दमन को अनावश्यक पाया।

अध्ययन में क्या पाया गया?

उनके अध्ययन में, 27ºC पर बोरॉन नाइट्राइड की दो परतों के बीच मोनोलेयर ग्राफीन के चुंबकत्व में 0.1 टेस्ला के क्षेत्र के तहत 110% की वृद्धि हुई। तुलना के लिए, इन परिस्थितियों में सामान्य धातुओं में चुंबकत्व 1% से भी कम बढ़ जाता है।

मैग्नेटोरेसिस्टेंस (ठोस लाल रेखा) बनाम अध्ययन में उपयोग किए गए मोनोलेयर ग्राफीन के चुंबकीय क्षेत्र की ताकत। | छवि क्रेडिट: https://doi.org/10.1038/s41586-023-05807-0

टीम ने इसके लिए ‘तटस्थ’ प्लाज्मा और इलेक्ट्रॉन गतिशीलता की उपस्थिति को जिम्मेदार ठहराया।

प्लाज्मा आमतौर पर आवेशित कणों की गैस होती है। लेकिन प्रयोग में, “प्लाज्मा में समान संख्या में ऊष्मीय रूप से उत्तेजित इलेक्ट्रॉन और छिद्र होते हैं,” डॉ। बर्डुगिन ने कहा।

एक ‘छिद्र’ एक ऐसा स्थान है जहां एक इलेक्ट्रॉन होना चाहिए लेकिन नहीं है, इस प्रकार ऐसा व्यवहार करता है जैसे कि यह सकारात्मक रूप से चार्ज किया गया हो। शोधकर्ताओं ने ग्राफीन को ‘ट्यून’ किया ताकि इलेक्ट्रॉनों के रूप में कई छेद हों। “परिणामस्वरूप, इस प्लाज्मा का कुल प्रभार शून्य है” – जो वांछनीय है क्योंकि यह पथ में GMR के प्रभाव को दबा देता है।

दूसरा, शोधकर्ताओं ने “बिना किसी दोष” के “बेहद साफ” सेटअप और ग्राफीन का इस्तेमाल किया। एक तटस्थ प्लाज्मा में इलेक्ट्रॉन भी परमाणु जाली में कंपन से नहीं बिखरे थे। साथ में, सामग्री के इलेक्ट्रॉनों में कमरे के तापमान पर “असाधारण रूप से उच्च” गतिशीलता थी।

मोनोलेयर ग्रेफीन और हेक्सागोनल बोरॉन नाइट्राइड परतों के प्लेसमेंट को दर्शाने वाला एक योजनाबद्ध आरेख। | छवि क्रेडिट: https://doi.org/10.1038/s41586-023-05807-0

उस ने कहा, एक ग्राफीन-आधारित जीएमआर डिवाइस मौजूदा उपकरणों को प्रतिस्थापित नहीं कर सकता है क्योंकि बाद वाले में अन्य गुण हैं जो पूर्व में नहीं हैं। उदाहरण के लिए, जब चुंबकीय क्षेत्र लागू होते हैं और हटा दिए जाते हैं, तो दो प्रकार के उपकरणों में कंडक्टर का प्रतिरोध अलग-अलग विकसित होता है।

“हमारा उपकरण उच्च तापमान पर अधिक मजबूत है,” डॉ. बर्डुगिन ने कहा। “तो यह संभव है। [it] नए अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाएगा जिनके लिए चरम स्थितियों में चुंबकीय क्षेत्र संवेदन की आवश्यकता होती है।

कॉन्स्टेंटिन नोवोसेलोव के साथ ग्राफीन पर अपने काम के लिए 2010 में भौतिकी का नोबेल पुरस्कार जीतने वाले डॉ जेम ने कहा, “ग्राफीन पर काम करने वाले मेरे जैसे लोगों को हमेशा लगता है कि भौतिकी की इस सोने की खान को बहुत पहले समाप्त हो जाना चाहिए था।” उन्होंने कहा। एक बयान। “सामग्री लगातार हमें गलत साबित करती है, एक और अवतार चाहती है।”