Espectro do grafeno de três camadas em função do campo magnético e da densidade dos elétrons. Crédito:Biswajit Datta, Mandar Deshmukh
Os metais têm uma grande densidade de elétrons e para ser capaz de ver a natureza ondulatória dos elétrons é necessário fazer fios metálicos com apenas alguns átomos de largura. Contudo, no grafeno - grafite com um átomo de espessura - a densidade dos elétrons é muito menor e pode ser alterada fazendo um transistor. Como resultado da baixa densidade de elétrons, a natureza ondulatória dos elétrons, conforme descrito pela mecânica quântica, é mais fácil de observar no grafeno.
Muitas vezes, em metais como o cobre, o elétron é espalhado a cada 100 nanômetros, uma distância aproximadamente 1000 vezes menor que o diâmetro do cabelo humano, devido a impurezas e imperfeições. Os elétrons podem viajar muito mais tempo no grafeno, até distâncias de 10 micrômetros, uma distância aproximadamente 10 vezes menor que o diâmetro de um cabelo humano. Isso é realizado imprensando o grafeno entre as camadas de nitreto de boro. As camadas de nitreto de boro apresentam poucas imperfeições para impedir o fluxo de elétrons no grafeno.
Uma vez que os elétrons viajam por longas distâncias, implicando que existem poucas imperfeições, percebe-se o leve sussurro de elétrons "falando uns com os outros". Reduzir as imperfeições é o mesmo que deixar uma sala silenciosa para permitir que os sussurros fracos das interações eletrônicas se desenvolvam entre muitos elétrons.
Em um estudo, liderado pelo estudante de doutorado Biswajit Datta, O grupo do professor Mandar Deshmukh no TIFR percebeu exatamente esse tipo de silêncio, permitindo que as interações eletrônicas fossem observadas em três camadas de grafeno. O estudo revela um novo tipo de ímã e fornece uma visão sobre como dispositivos eletrônicos usando grafeno podem ser feitos para estudos fundamentais, bem como para aplicações. Este trabalho descobre o magnetismo dos elétrons em três camadas de grafeno a uma baixa temperatura de -272 Celsius. O magnetismo dos elétrons surge dos "sussurros" coordenados entre muitos elétrons.