鉍晶體（圖片來源：ICAC）

研究發(fā)現(xiàn),超薄鉍片可以顯示出神秘的磁性,該性能有助于讓這種柔軟的彩虹色金屬成為制造綠色電子產(chǎn)品的神奇材料。近日,相關(guān)研究成果發(fā)表于《物理評論快報》。

加拿大麥吉爾大學(xué)的Guillaume Gervais說:“研究人員一直在設(shè)想,非常薄的鉍片可能具有不同尋常的物理特性,就像石墨烯等其他超薄材料一樣。但由于鉍非常柔軟,很難將其做得足夠薄,讓這些奇特的性質(zhì)顯現(xiàn)出來。”

為此,Gervais和同事們開發(fā)出一種新技術(shù)來實現(xiàn)這一想法,他把這種技術(shù)比喻為“奶酪刨絲器”。使用該技術(shù),研究人員成功制作出厚度僅為68納米的鉍片,不到一張紙厚度的千分之一。緊接著,他們將鉍片暴露在比冰箱磁鐵強數(shù)萬倍的磁場中。

結(jié)果顯示,無論是在極冷還是強磁等各種環(huán)境中,鉍總是表現(xiàn)出一種特殊的電磁行為。也就是說,當(dāng)研究人員將電線連接到鉍上時,總會產(chǎn)生一種被稱為“反常霍爾效應(yīng)”的電流。

有趣的是,當(dāng)增強這些磁場強度并沒有影響電流時,Gervais跟同事打賭說提升溫度可能會有效果,但他輸了。

“我無法找出一個理論來解釋該現(xiàn)象,只能找到一些可能解釋現(xiàn)象的知識碎片。一種可能是,鉍原子的排列方式依據(jù)一套被稱為拓?fù)鋵W(xué)的數(shù)學(xué)規(guī)則,限制了電子的能量和運動,但其中的細(xì)節(jié)仍不清楚。”Gervais說。

意大利薩勒諾大學(xué)的Carmine Ortix說:“這一實驗的特點是進(jìn)行了一次基本測量,結(jié)果非常令人吃驚,因為鉍的已知特性表明,它不應(yīng)該有反常霍爾效應(yīng)。由于這種效應(yīng)在室溫下也會發(fā)生,這種金屬的毒性也低于許多類似材料,因此超薄鉍可能有助于在未來開發(fā)新型電子設(shè)備。”

相關(guān)論文信息:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.066603