Магнитные свойства графита

Известно, что чистый углерод обычно не имеет магнитных свойств. Но есть такие модификации углерода, которые могут превращаться в магниты при определенных действиях – при добавлении магнитных или немагнитных примесей, наличии дефектов и т.д. Ранее, ученые высказали гипотезы, что графит может стать магнитным, если ему немного изменить структуру, добавив, например, водород. Но тогда экспериментальных доказательств было недостаточно.

В настоящее время ученые вновь исследовали природу намагниченности графита. Они приступили к изучению образцов графита, предварительно убедившись в отсутствии магнитных примесей и обнаружили что намагниченность графита существенно зависит от атомов водорода на поверхности образцов. Величина магнитного момента на поверхности графита может быть очень большой, такой как у магнитных металлов, и она наблюдается даже при комнатной температуре.

С помощью разных методов визуализации ученые проверили образцы графита до облучения протонами и после, и поместили их в магнитное поле. Интенсивная намагниченность поверхностного слоя, порядка десяти нанометров глубиной, отмечалась у обоих образцов. К изумлению ученых, намагниченность на поверхности графита оказалась такой же сильной, как у классического ферромагнитного металла и эту намагниченность связывают с присутствием атомов водорода на поверхности материала.

В графите всегда есть значительное количество молекул водорода H2. Образующийся из него атомарный водород действует на электронную структуру углерода, что способствует появлению намагниченности. Бомбардировка поверхности графита протонами и другими элементами, вызывающими образование атомарного водорода, усиливает его магнитный эффект.  

Намагниченность поверхностного слоя графита раскрывает неимоверные возможности для применения его в наноэлектронике и квантовых компьютерах. Следующая цель ученых – исследование магнитных свойства графена.