مادة الغرافين مادة غير ممغنطة وهي أحد أقوى المواد في العالم. أظهر بحث جديد أن الغرافين يولد شكلا نادرًا من المغناطيس عند تكديسه ولويه.

في 12 من أكتوبر ذكر الباحثون في مجلة “نيتشر فيزكس” بأن المجال المغناطيسي لا يتم إنشاؤه بواسطة الدوران المعتاد حول الإلكترونات داخل طبقات الغرافين الفردية، وإنما ينشأ من الدوران الجماعي للإلكترونات في جميع الطبقات الثلاثة لبنية الغرافين المتكدسة.

مادة الغرافين مادة من ذرات الكربون  ذات طبقة واحدة (أحادية الطبقة) وشكلها كقرص العسل، وهو خفيف وقوي بشكل مذهل بالرغم من ذلك فهو عرضة للتشقق. إضافة إلى ذلك، فهي موصلة للكهرباء مما يجعلها مادة جيدة للاستخدام  في الإلكترونيات وأجهزة الاستشعار.

صرح الفيزيائي في جامعة كولومبيا في نيويورك وأحد كبار المؤلفين، كوري دين، في بيان له:”لقد تساءلنا عما سيحدث إذا قمنا بدمج طبقات الغرافين الأحادية والطبقات الثنائية في نظام ملتوي ثلاثي الطبقات. فوجدنا أن تغيير عدد  طبقات الغرافين يمنح هذه المواد المركبة بعض الخصائص الجديدة المذهلة اتي لم نشهدها من قبل”.

وضع دين وزملاؤه طبقتين من الغرافين وأضافوا له طبقة أخرى في الأعلى وأداروه بدرجة واحدة فقط. ثم درسوا هذه الطبقات ووضعوها في درجات مختلفة من الحرارة بما في ذلك درجة حرارة فوق الصفر(النقطة التي تتوقف عندها جميع حركة الجزئيات)، وفي هذه الدرجة المنخفضة وجدوا أن الغرافين أصبح عازلاً ولا يوصل الكهرباء.

ووجدوا أيضاً أن بإمكانهم التحكم في خصائص هذه الطبقات الملتوية من الغرافين عن طريق المجال الكهربائي، عندما كان المجال موجهاً في اتجاه واحد كان النظام كطبقتين من الغرافين، ولكن عندما عكسوا الاتجاه اكتسبت هذه  الطبقات خصائص هيكل الغرافين الملتوي المكون من أربع طبقات.

وأغرب ما حدث هو المغنطيسية التي ظهرت في الهيكل ثلاثي الطبقات. نشرت مجلة Advanced Materials دراسة أجراها فريق بحثي آخر، أن الغرافين المرتبط بنوتريد البورون قد أظهر مجال مغناطيسي غريب. نشأ هذا المجال من الروابط الجزيئية للكربون في الغرافين والبورون في نتريد البورون. كشف البحث الجديد أن هذا النوع المغناطيسي يمكن أن يحدث في الغرافين النقي وحده وذلك بسبب التفاعلات بين جزيئات الكربون.

وقال المؤلف المشارك في الدراسة ماثيو يانكوفيتز الفيزيائي بجامعة واشنطن في سياتل في بيان له: “الكربون النقي ليس مغناطيساً. يمكننا وبشكل ملحوظ هندسة هذه الخاصية عن طريق ترتيب طبقات الغرافين الثلاث بزوايا الالتواء الصحيحة فقط”.

يحتوي الهيكل أيضاً على أنحاء لا تتأثر خصائصها عند التواء الطبقة. وصرح شيادونغ شو، مؤلف للدراسة من جامعة واشنطن في بيان له: ” إن هذه المناطق الفريدة في المادة يمكن استغلالها لتخزين البيانات أو تطبيقات الحوسبة الكمية”.

ويخطط الباحثون حالياً للتعمق في الخصائص الأساسية للغرافين وقال يانكوفيتز: “هذه مجرد بداية”.

المصدر: https://www.livescience.com

ترجمة: مداد محمد البابطين

تويتر: mizmedd@

مراجعة: لبنى عبد الله آل ربيع

تويتر: @astrolubna