石墨烯是一种从石墨中提取的二维材料，呈蜂窝状结构，已知比金刚石更坚硬，比铜更能导电。在石墨烯被发现近20年后，研究表明它是人们所知的最具磁阻的材料。

现在，英国曼彻斯特大学的Andre Geim和同事发现，石墨烯在室温下具有前所未有的磁阻。相关研究成果4月13日发表于《自然》。

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石墨烯是一种从石墨中提取的二维材料。图片来源：Shutterstock/OliveTree

为了揭示这一现象，研究团队首先在一些石墨烯上施加电场，以平衡其电荷载流子的数量。这些载流子负责产生材料的电流，由带负电荷的电子和带正电荷的空穴组成。

原始石墨烯的蜂窝状结构没有缺陷，电子和空穴数量相等。由于很难生产出这样的石墨烯，研究人员使用电场调整有缺陷的石墨烯的结构，以便在更原始的状态下研究这种材料。

因石墨烯研究获得2010年诺贝尔物理学奖的Andre Geim表示，石墨烯材料结构上的缺陷会影响其磁阻。

接下来，研究人员对石墨烯施加不同的磁场，以测量其磁阻的变化。即使在施加较小磁场的情况下，其电阻也会发生巨大变化。这在一定程度上是由于石墨烯的电子和空穴具有高度流动性，因此对外部磁场的微小变化很敏感。

大多数材料仅在非常低的温度下显示磁阻。研究人员表示，在这项实验中，石墨烯在室温下比之前测试的任何其他材料（如石墨和铋等）都更具磁阻。

磁阻材料已经被用于数据存储设备中。英国兰卡斯特大学的Leonid Ponomarenko在一份声明中表示，研究人员计划继续研究石墨烯，其“应用将随之而来”。

“这一发现为探索基础物理学打开了大门。”新加坡国立大学的Antonio Helio Castro Neto表示。

他解释说，石墨烯是一种二维材料，载流子的运动被限制在一层薄层内。在这种情况下，空穴和电子之间的相互作用变得非常强，因此有空间来操纵这些相互作用，并进一步研究是什么在控制它们。

相关论文信息：https://doi.org/ 10.1038/s41586-023-05807-0