石墨烯是一種由單層碳原子按蜂窩狀排列而成的材料。它很輕并且還導電，它在電子和傳感器中的應用前景非常好。
石墨烯是世界上最強的材料之一，通常不具有磁性。但新的研究發現，當石墨烯堆積和扭曲時，它會産生一種罕見的磁性。
研究人員在10月12日的《自然物理學》雜志上報道說，磁場不是由單個石墨烯層中的電子自旋産生的，而是由三層石墨烯結構中所有三層中電子的集體旋轉産生的。
“我們想知道，如果我們把石墨烯單層和雙層結合成一個扭曲的三層系統，會發生什麼，”紐約哥倫比亞大學的物理學家、這篇新論文的資深作者Cory Dean在一份報告中說，“我們發現，改變石墨烯層的數量賦予這些複合材料一些以前從未見過的令人興奮的新特性。”
迪恩和他的同事們把兩層石墨烯疊在一起，然後在上面再加上一層，使石墨烯層旋轉1度。然後，他們在各種情況下研究了這種石墨烯三明治，包括略高于絕對零度（所有分子運動停止的點）。在這樣低的溫度下，他們發現石墨烯停止了導電，而是變成了絕緣體。
他們還發現，他們可以通過施加電場來控制石墨烯的扭曲堆疊的性質。當電場方向為一個方向時，系統表現為扭曲的雙層石墨烯。當他們把石墨烯的四層結構颠倒過來時，他們就得到了扭曲的石墨烯結構。
最奇怪的是三層結構中出現的罕見磁性。另一個研究小組在《先進材料》雜志上發表的一項研究發現，石墨烯與氮化硼結合會産生一個奇怪的磁場；這個磁場是由石墨烯中的碳和氮化硼中的硼的分子鍵産生的。這項新的研究表明，這種相同類型的磁性可以單獨在純石墨烯中發生，僅僅是因為碳分子之間的相互作用。
“純碳不具有磁性，”這項研究的合著者、西雅圖華盛頓大學的物理學家馬修·揚科維茨在報告中說，“值得注意的是，我們可以将我們的三塊石墨烯片以正确的扭轉角排列來設計這種特性。”
該結構還包含一些區域，其特性不受層扭曲的影響。研究報告的合著者、華盛頓大學的徐曉東（音）在報告中說，“這種材料中的這些獨特區域可以用于數據存儲或量子計算應用。”
研究人員現在正計劃深入研究石墨烯結構的基本性質。而目前的這些發現，隻是個開始而已。
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