ग्राफीन, हर किसी की पसंदीदा जादुई सामग्री, हमेशा आश्चर्यचकित करने वाली लगती है। एमआईटी के भौतिकविदों ने अब इस उल्लेखनीय छोटी सामग्री में छिपी एक और बिल्कुल नई इलेक्ट्रॉनिक स्थिति की खोज की है - जिसे उन्होंने एक अजीब नाम दिया है - "आयरन वैलीनेस।"
ग्राफीन मूलतः नियमित ग्रेफाइट का एक अत्यंत पतला टुकड़ा है - इतना पतला, वास्तव में, कि यह केवल एक परमाणु मोटा है। लेकिन अपनी साधारण शुरुआत के बावजूद, ग्राफीन सुपर मजबूत, सुपरकंडक्टिंग, लचीला है और इसमें इलेक्ट्रॉनिक्स से लेकर कपड़ों से लेकर एयरोस्पेस इंजीनियरिंग तक हर चीज में क्रांति लाने की क्षमता है। जब आप ग्राफीन शीटों को ढेर करना शुरू करते हैं, और यहां तक कि उन्हें विशिष्ट कोणों पर मोड़ते हैं, तो अन्य असाधारण क्षमताएं स्पष्ट हो जाती हैं, जैसे चुंबकत्व या सुपर जल पारगम्यता।
नए शोध में, एमआईटी अनुसंधान टीम ने एक और सामग्री की खोज की- "मल्टीफ़ेरोइक व्यवहार", जो सामग्री की दुनिया में बहुत दुर्लभ है। फेरोइक पदार्थ वह होता है जिसके कणों का व्यवहार समन्वित होता है - उदाहरण के लिए, एक चुंबक के सभी इलेक्ट्रॉन बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में भी अपने स्पिन को एक ही दिशा में इंगित करेंगे। मल्टीफ़ेरोइक्स ऐसी सामग्रियां हैं जो एक से अधिक समन्वित व्यवहार प्रदर्शित करती हैं, जैसे कि चुंबकत्व एक दिशा में इंगित करता है और चार्ज दूसरी दिशा में इंगित करता है।
शोधकर्ताओं ने गणना की कि, बहुत विशेष परिस्थितियों में, ग्राफीन को एक मल्टीफ़ेरोइक सामग्री बनना चाहिए। सैद्धांतिक रूप से, बहु-लौहता केवल तब होती है जब ग्राफीन की पांच परतें एक-दूसरे के ऊपर खड़ी होती हैं, प्रत्येक परत को थोड़ा ऑफसेट किया जाता है ताकि त्रि-आयामी संपूर्ण एक रोम्बस बन जाए।
पांच-परत ग्राफीन में, इलेक्ट्रॉन एक क्रिस्टल जाली वातावरण में होते हैं जहां वे बहुत धीमी गति से चलते हैं, जिससे उन्हें अन्य इलेक्ट्रॉनों के साथ प्रभावी ढंग से बातचीत करने की अनुमति मिलती है। यह तब होता है जब इलेक्ट्रॉन-संबंधी प्रभाव हावी होने लगते हैं, और वे कुछ पसंदीदा फेराइट ऑर्डर में समन्वय करना शुरू कर सकते हैं।
इसके बाद, टीम ने व्यवहार में सिद्धांत की पुष्टि करने के लिए ग्रेफाइट के ब्लॉकों से ग्राफीन के टुकड़ों को निकाला और शक्तिशाली सूक्ष्मदर्शी के साथ उनकी जांच की ताकि उनमें से कुछ को स्वाभाविक रूप से आदर्श रोम्बस आकार मिल सके। इसके बाद उन्होंने पाए गए कई प्रकार के ग्राफीन को अलग किया और उन्हें पूर्ण शून्य से ठीक ऊपर के तापमान पर अध्ययन किया, जहां अन्य प्रभाव कमजोर हो जाते हैं इसलिए वे जिस ग्राफीन की तलाश कर रहे थे वह केवल चमकता है।
निश्चित रूप से, टीम ने पाया कि इन विशेष गुच्छों में इलेक्ट्रॉनों ने एक दिशा में विद्युत क्षेत्रों और दूसरी दिशा में चुंबकीय क्षेत्रों पर समान रूप से प्रतिक्रिया की, जिससे मल्टीफेरोइक व्यवहार की पुष्टि हुई। लेकिन ये व्यक्तिगत व्यवहार भी असामान्य हैं - चुंबकत्व इलेक्ट्रॉनों की कक्षीय गतियों के समन्वय से उत्पन्न होता है, न कि उनके चक्करों से। इलेक्ट्रॉनिक व्यवहार का परिणाम इलेक्ट्रॉनों के दो घाटियों में औसतन प्रवेश करने के बजाय प्राथमिकता से एक "घाटी" (या सबसे कम ऊर्जा अवस्था) में प्रवेश करना है। इसलिए, शोध दल इस अजीबोगरीब इलेक्ट्रॉनिक स्थिति को "आयरन वैली प्रॉपर्टी" कहता है।
अध्ययन के सह-प्रथम लेखक झेंगगुआंग लू ने कहा, "हमें पता था कि इस संरचना में कुछ दिलचस्प हो रहा है, लेकिन जब तक हमने इसका परीक्षण नहीं किया तब तक हमें नहीं पता था कि यह क्या था।" "यह पहली बार है जब हमने आयरन वैली इलेक्ट्रॉनिक्स को देखा है, और पहली बार हमने आयरन वैली इलेक्ट्रॉनिक्स को अपरंपरागत फेरोमैग्नेट्स के साथ सह-अस्तित्व में देखा है।"
शोधकर्ताओं का कहना है कि इस अजीब व्यवहार का अंततः चिप की डेटा भंडारण क्षमता को प्रभावी ढंग से दोगुना करने के लिए फायदा उठाया जा सकता है।
यह शोध नेचर जर्नल में प्रकाशित हुआ था।