Sintonizzare sottili scaglie di grafite per ottenere nuove proprietà

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I ricercatori del MIT hanno isolato cinque scaglie ultrasottili impilate in un ordine specifico realizzando un materiale che possiede proprietà mai osservate nella grafite naturale.

Isolando cinque scaglie ultrasottili impilate in un ordine specifico, i fisici del MIT hanno ottenuto il grafene impilato romboedrico pentastrato, un materiale che possiede proprietà mai viste nella grafite naturale.

Nuovi strumenti per nuovi materiali

La chiave per isolare il materiale è stata un nuovo microscopio, costruito dal ricercatore Long Ju, uno degli autori della ricerca, che può determinare in modo rapido e relativamente economico una varietà di caratteristiche importanti di un materiale su scala nanometrica. Noto come microscopia ottica a scansione di campo vicino a scattering, o s-SNOM, lo strumento ha permesso agli scienziati di identificare e isolare solo i pentastrati nell’ordine di impilamento romboedrico a cui erano interessati. Da lì il team ha collegato gli elettrodi a un minuscolo sandwich composto da “pane” di nitruro di boro che protegge la delicata “carne” di grafene impilato romboedrico pentastrato. Gli elettrodi hanno permesso di sintonizzare il sistema con diverse tensioni o quantità di elettricità, facendo emergere tre diversi fenomeni a seconda del numero di elettroni che inondano il sistema.

Abbiamo scoperto che il materiale potrebbe essere isolante, magnetico o topologico – spiega Ju. L’ultima caratteristica è in qualche modo correlata sia ai conduttori, sia agli isolanti. In sostanza, un materiale topologico consente il movimento senza ostacoli degli elettroni attorno ai bordi di un materiale, ma non attraverso il centro. Gli elettroni viaggiano in una direzione lungo una ‘autostrada’ ai margini del materiale, separati da una mediana che costituisce il centro del materiale. Quindi il bordo di un materiale topologico è un conduttore perfetto, mentre il centro è un isolante”.

Questo lavoro stabilisce che il grafene multistrato impilato romboedrico è una piattaforma altamente sintonizzabile per studiare queste nuove possibilità di fisica topologica e fortemente correlata.

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