Сотрудник Мэрилендского университета Брюс Кейн (Bruce Kane) заставил микрометровые образцы графена «левитировать».

Подобные эксперименты, объясняет г-н Кейн, очень важны с практической точки зрения, поскольку свойства графена на подложке отличаются от свойств материала, находящегося в свободном состоянии. Известно, к примеру, что нижележащий слой может ограничивать подвижность электронов, вследствие чего экспериментаторам приходится вытравливать подложку в области измерений и работать с «подвешенными» образцами графена. Такая методика, впрочем, не гарантирует полного устранения влияния подложки.

Решить эту проблему может «левитирующий» графен, удерживаемый одним из тех способов, которые работают в случае частиц. Несколько месяцев назад группа физиков из Европы продемонстрировала оптический захват графена, а г-н Кейн в своих опытах задействовал квадрупольную ионную ловушку довольно простой конструкции, напоминающую вариант, рассмотренный нами в прошлом году.

Для удержания ионов (и графена) в ловушке используется комбинация постоянного и радиочастотного электрических полей. Автор получал заряженные образцы графена и загружал их в ловушку по методике ионизации электрораспылением, а наблюдать за тем, как ведёт себя захваченный графен, помогал лазер.

Рис. 1. Частота вращения образцов при разных значениях давления (иллюстрация из журнала Physical Review B).

Стоит заметить, что Брюсу Кейну также удалось зарегистрировать вращение «левитирующих» образцов. В эксперименте свет с круговой поляризацией «передавал» угловой момент частичкам графена, и при малых давлениях (~1 мкторр) они начинали вращаться с частотой, превышавшей 1 МГц. По словам учёного, такая частота вращения макроскопического объекта, захваченного в ловушку, может считаться рекордно большой.

Поскольку графен чрезвычайно прочен, он должен выдерживать вращение и с ещё более высокими частотами. Проверить эти предположения можно в опытах при меньшем давлении или увеличенной мощности лазера.

Полная версия отчёта опубликована в журнале Physical Review B.

По материалам: