三層石墨烯：有助於電子的波動性和磁特性研究！

導讀

石墨烯是一種具有多種優良特性的新材料。最近，科學家利用三層石墨烯材料，進一步研究了電子的波動性和磁特性，使得未來電子設備可以進一步利用石墨烯進行基礎研究以及相關應用。

圖片來源: Biswajit Datta, Mandar Deshmukh

研究背景

金屬中一般會含有濃密的電子。但是，為了觀察到金屬中的「電子波動性」，人類必須製造只有幾個原子寬度的金屬線。然而，在「石墨烯」（只有一層碳原子厚度的石墨）中，電子的密度很低，而且它可以被改變製成晶體管。因為石墨烯中電子的低密度，所以科學家容易觀察到「量子力學」機制描述的電子波動性。

原理簡介

通常在類似銅一類的金屬中，由於雜質和瑕疵，電子以每100納米的距離分散存在，這個距離比人類的頭髮的直徑的千分之一。然而，電子在石墨烯中可以運動的距離更遠，達10微米，這個距離差不多是人類頭髮直徑的十分之一。石墨烯像三明治一樣夾在兩層氮化硼之間，從而可以使得電子運動得更遠。氮化硼層的雜質很少，所以很少妨礙石墨烯中的電子流動。

如果材料中的雜質少，那麼電子可運動到更遠的距離，所以科研人員就可以觀察到電子之間「相互交談」的「竊竊私語」。減少雜質，就像設計了一個安靜得房間，讓許多的電子之間可以通過微弱的耳語交互。

研究的意義

這項研究由印度塔塔基礎理論研究所博士生 Biswajit Datta 、Mandar Deshmukh 教授領導。它實現了這種類型的「安靜」，讓三層石墨烯中的電子交互可被觀察到。

研究帶來了新型磁體，同時也分析了電子設備如何利用石墨烯進行基礎研究及應用。研究發現，在零下272攝氏度的低溫條件下，三層石墨烯中的電子具有磁學特性。電子的磁學特性通過許多電子之間的「竊竊私語」而發生。

參考資料

【1】http://www.nature.com/articles/ncomms14518