3層グラフェンにおける電子間の囁きが電子の磁性を生み出す

大きい電子密度を持つ金属を使って、電子の波動性を観察するには、原子数個分の幅しかない金属ワイヤーを作る必要があります。しかし、単一原子厚グラファイトのグラフェンは、電子密度ははるかに小さく、トランジスタを作る事で変える事が可能です。低電子密度の結果として、量子力学によって説明されているように、電子の波動性観測はグラフェンでは簡単です。

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窒化ホウ素・グラフェン

Three layers of graphene reveals a new kind of magnet

Often in metals like copper the electron is scattered every 100 nanometers, a distance roughly 1000 times smaller than the diameter of human hair, due to impurities and imperfections. Electrons can travel much longer in graphene, upto distances of 10 micrometer, a distance roughly 10 times smaller than the diameter of human hair. This is realized by sandwiching graphene between layers of boron nitride. The layers of boron nitride have few imperfections to impede the flow of electrons in graphene.

銅のような金属においては、たいていの場合、電子は、不純物と欠陥のせいで、人毛の直径より大雑把に1000倍小さい距離の100nm毎に散らばっています。電子は、グラフェンでは、最大で、人毛の直径の約10倍小さい10μmという、はるかに長い距離を移動できます。このことは、窒化ホウ素の層の間にグラフェンを挟み込むことで実現されています。窒化ホウ素のレイヤーは、グラフェン中の電子の流れを妨げる欠陥がほとんどありません。

電子間のささやき

Once electrons travel long distances, implying there are few imperfections, one notices the faint whispers of electrons “talking to each other”. Reducing the imperfections is akin to making a room quiet to enable the faint whispers of electronic interactions to develop between many electrons.

ひとたび電子が長距離移動すれば、欠陥がほとんどないことを意味し、互いに応答し合う電子のかすかな囁きに気付きます。欠陥を減らすことは、多電子間に生じる電子的相互作用のかすかな囁きを可能にするために、部屋を静かにさせることに似ています。

ムンバイにあるTIFR(Tata Institute of Fundamental Research:タタ基礎研究所)の博士課程学生Biswajit Datta氏とMandar Deshmukh教授のグループ主導の研究の中で、3層グラフェンにおいて、電子的相互作用が観測されるように、まさにこの種の静寂さを実現しています。

電子の磁性

The study reveals a new kind of magnet and provides insight on how electronic devices using graphene could be made for fundamental studies as well as applications. This work discovers the magnetism of electrons in three layers of graphene at a low temperature of -272 Celsius. The magnetism of electrons arises from the coordinated “whispers” between many electrons.

本研究は、新しい種類の磁石を明らかにし、グラフェンを使った電子デバイスが、基礎的研究と基礎的応用に、どのように貢献することができるのかに関しての識見を与えています。今回の研究は、摂氏-272度の極低温での三層グラフェンにおける電子の磁性を発見しています。電子の磁性は、多電子間の組織化されたウィスパーから生じています。

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