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Il grafene a strato singolo dimostra una magnetoresistenza gigante

24.04.2023

Un team di fisici ha trovato in campioni di manifestazioni di grafene a strato singolo di magnetoresistenza gigante, il fenomeno di un cambiamento nella resistenza elettrica quando entra in un campo magnetico. Il grafene ha mostrato un aumento della resistenza con l'induzione del campo magnetico di diverse centinaia per cento, sebbene la resistenza avesse un carattere diverso nei campi magnetici deboli e forti.

Modificando la resistenza elettrica in risposta a un campo magnetico applicato, i materiali mostrano il fenomeno della magnetoresistenza. Nasce come risultato della curvatura delle traiettorie dei portatori di corrente nel materiale sotto l'influenza di un campo magnetico. Una manifestazione di questo fenomeno è la gigantesca magnetoresistenza. È stato trovato in materiali magnetici multistrato, in cui gli strati ferromagnetici erano separati da strati non magnetici larghi pochi nanometri, il che ha portato a una significativa diminuzione della resistenza elettrica. L'effetto si è rivelato molto più grande delle manifestazioni di magnetoresistenza conosciute a quel tempo, motivo per cui è stato chiamato "magnetoresistenza gigante" e ha trovato molte applicazioni nell'elettronica.

Ora, un team di fisici delle università del Regno Unito e di Singapore ha annunciato di aver scoperto il fenomeno della magnetoresistenza gigante nel grafene privo di difetti a strato singolo.
Il grafene è chiamato una delle modifiche del carbonio, un materiale spesso un atomo, caratterizzato da un'elevata mobilità dei portatori di carica - più di centomila centimetri quadrati per volt al secondo. Nel grafene privo di difetti, dove elettroni e lacune sono distribuiti uniformemente, si comportano come un plasma, dove elettroni e lacune senza massa si scontrano ad alta velocità. Presenta proprietà insolite, come la diffusione quantistica critica o persino caratteristiche idrodinamiche. Tuttavia, si sa poco sul comportamento dei plasmi di particelle nei campi magnetici.

Per il loro esperimento, i fisici hanno applicato un campo elettrico al grafene a strato singolo per confrontare il numero di elettroni e lacune. I fisici del grafene privi di difetti risultanti sono stati collocati in campi magnetici compresi tra 0,1 e 10 Tesla.

Con campi magnetici più piccoli applicati perpendicolarmente al campione di grafene, la resistenza è aumentata del 110 percento, quadraticamente con l'aumento del campo magnetico a una temperatura di 300 kelvin. In forti campi magnetici, la resistenza ha acquisito un carattere lineare e ha iniziato ad aumentare linearmente con la crescita del campo magnetico, e del 2 e dell'500%. Questo è di diversi ordini di grandezza superiore alla magnetoresistenza trovata in qualsiasi altro materiale a queste temperature.

I fisici sperano di utilizzare i risultati ottenuti per spiegare i meccanismi dell'aspetto della magnetoresistenza gigante e di altri materiali, che saranno necessari per utilizzare questo fenomeno nei dispositivi spintronici.

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Nuovo elemento chimico 11.05.2014

Il Centro Helmholtz per lo Studio degli Ioni Pesanti (Darmstadt, Germania) ha sintetizzato quattro atomi di ununseptium, confermando così l'esistenza del 117° elemento della tavola periodica.

Ununseptium è stato ottenuto per la prima volta presso l'Istituto congiunto russo per la ricerca nucleare (JINR) nel 2009. Per la sintesi del 117° elemento, un bersaglio del 97° elemento, il berkelium-249, ottenuto presso l'Oak Ridge National Laboratory (USA), è stato bombardato con ioni calcio-48 su un acceleratore. Ununseptium appartiene formalmente agli alogeni, ma le sue proprietà chimiche non sono state ancora studiate e possono differire da quelle caratteristiche di questo gruppo di elementi.

Nel corso di un lungo (più di sei mesi) esperimento sono stati registrati 6 eventi di "nascita" del 117° elemento. Le proprietà di decadimento degli isotopi di ununseptium e dei suoi prodotti figli - gli isotopi degli elementi 115, 113, 111, 109, 107 e 105 - sono prove sperimentali dirette dell'esistenza di "isole di stabilità" di nuclei superpesanti.

Nonostante il successo degli scienziati russi, l'esistenza del 117° elemento non è stata riconosciuta dall'Unione internazionale di chimica teorica e applicata, poiché richiedeva una conferma indipendente. Ora questo elemento è stato sintetizzato dai ricercatori tedeschi.

L'elemento naturale più pesante - l'uranio - ha un numero atomico (il numero di protoni nel nucleo) 92. Gli elementi più pesanti dell'uranio si ottengono nei reattori nucleari, il più pesante di essi è il fermio con il numero 100. Tutti gli elementi più pesanti sono stati ottenuti agli acceleratori in reazioni accelerate a ioni ad alta energia con nuclei bersaglio. Di conseguenza, si formano nuclei di elementi superpesanti, che esistono per un tempo molto breve, e quindi decadono. Pertanto, l'emivita di ununseptium è di 78 millisecondi.

Si noti che dal 2000 al 2010 i fisici del laboratorio Flerov del Joint Institute for Nuclear Research di Dubna, vicino a Mosca, hanno sintetizzato per la prima volta i sei elementi più pesanti con numero atomico da 113 a 118. Due di loro sono già stati ufficialmente riconosciuti dall'International Union of Pure e Chimica Applicata e hanno ricevuto i nomi flerovium (114) e livermorium (116). E' allo studio l'istanza per il rinvenimento degli elementi 113, 115, 117 e 118.

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