📄 معروضة نسخة «بسيط» — «مبسّط» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

ورقة الغرافين بسماكة ذرة واحدة تشبه شبكة معدنية مرنة تندفع عبرها الإلكترونات دون عوائق تقريبًا. اطوِ ورقتين منها مع إزاحة طفيفة، وستتغير خصائص المادة جذريًا: فقد تصبح عازلًا لا يمرر التيار. في العمل الجديد، أظهر الفيزيائيون أن هذا التبدل في الأدوار يمكن استدعاؤه بمجالات ضعيفة إذا أُخذ في الاعتبار عدم تماثل ضئيل في ترتيب الذرات.

في دراسة سابقة، اكتشف المؤلفون أن التأثير المشترك لحقل مغناطيسي على طول الطبقات وحقل كهربائي عبر العرض يحول العازل إلى معدن، لكن ذلك تطلب مغناطيسات ضخمة. الآن أضافوا إلى الحسابات ما يسمى بالتشوه الثلاثي (trigonal distortion) — وهو ميل طفيف في نطاقات الطاقة كان يُهمل سابقًا. اتضح أنه في منطقة ضئيلة من فضاء الزخم (حوالي جزء من مئة من كامل منطقة بريلوين) وبسبب هذا الميل، يتعادل نوعان من الجسيمات — الإلكترونات والثقوب — بعضهما ببعض، وتصبح المادة من تلقاء نفسها شبه معدن حتى بدون مجالات خارجية.

ثم طبق الفيزيائيون حقلًا كهربائيًا عرضيًا ضعيفًا — فقط 0.6 ميلي فولت، أي أقل بآلاف المرات من جهد بطارية عادية. كان ذلك كافيًا لفتح فجوة وجعل المادة عازلة. لكن بمجرد إضافة حقل مغناطيسي معتدل حوالي 10 تسلا (أقوى بنحو 200 ألف مرة من مغناطيس الثلاجة)، انغلقت الفجوة وعاد الغرافين موصلًا. سابقًا، كان هذا الانتقال يتطلب مجالًا أكبر بعدة مرات.

هذه النتيجة ليست مجرد لعبة نظرية. إنها تعني أنه يمكن تبديل حالة الغرافين ثنائي الطبقة باستخدام مجالات متاحة في المختبرات العادية. وبما أن الغرافين مادة المستقبل في الإلكترونيات، فإن فهم سلوكه تحت المجالات يقرّبنا من صنع ترانزستورات وحساسات تعتمد عليه.