磁性碳

碳是有機物的重要組分,自然界中存在許多碳元素。它有6個電子;三個電子的自旋向上,三個向下,因此,自然的碳是抗磁性。但它經過正質子幅射(摻氫)後,使其點陣歪曲,表面可具有和鐵,鎳等同量級大小的磁化強度,居里溫度可達500K,具有這種表面磁性的碳,稱為磁性碳(Magnetic Carbon); 目前已能制出一系列碳的納米結構材料,磁性碳可能為新的電子器件開闢出一條新途徑。

基本介紹

  • 中文名:磁性碳
  • 性質:有機物
  • 電子:6個
  • 套用:開闢出全新的磁器件
基本內容,性質,研究與發展,套用,參考文獻,

基本內容

性質

碳是有機物的重要組分,它在自然界中廣泛存在。
每個碳原子含有6個電子;三個電子的自旋向上;三個自旋向下。因而整個原子的總磁矩為零;故碳為抗磁性原素。

研究與發展

早在十多年前,有學者認為,在碳內摻入非磁性元素,使其點陣歪曲,稍為改變它的有序度,碳就可變成磁性材料。約於15年前,ALS(Avanced Light Source)首次利用-光透射掃描電子顯微鏡得到碳經正質子幅射(摻氫)後的 X光分光圖,證明碳表面具有很強的鐵磁性(1)。其磁化強度與典型的鐵,鎳,鈷的相當。從其磁化強度和磁滯隨溫度變化得知,碳表面磁化強度的居里溫度為500K.這些表面具有磁性的碳是普通的碳經過中子加速器,由正質子幅射而產生的。
用硫酸腐蝕碳,使它變成很小或很薄的碳顆粒或薄膜,它們也具有磁性。這樣,在缺少2.25Mev的中子加速器時,也可使碳從非磁性變成磁性態,進行研究。

套用

當樣品足夠薄時,碳具有磁性是一種有潛在套用前途的自然現象。目前已能制出各種碳基的納米結構材料,如,石墨烯,巴基球,和富勒烯等。使這些碳基的納米結構材料具有磁性,就可開闢出全新的磁器件;例如,可作為磁存儲,感測器和數據加工等(2)。

參考文獻

(1)Tatiana L et al. Nature 413 P.416-418(18 Oct. 2001)
(2) Valeria Zagaynova:"Carbon-based magnetic nanomaterials" Doctoral thesis , Department of physics, Umea University 2012

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