Η ερευνητική ομάδα Μαγνητικών και Υπεραγώγιμων Υλικών του Ινστιτούτου Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ (ΙΗΔΛ) του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ), με επικεφαλής τον κ. Γ. Γιαπιντζάκη, Αναπληρωτή Καθηγητή του τμήματος Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών του Παν. Κρήτης και Ερευνητή του ΙΤΕ, σε συνεργασία με το Αυστραλιανό Εθνικό Πανεπιστήμιο στην Καμπέρα και με το Φυσικό-Τεχνικό Ινστιτούτο Ioffe στην Αγία Πετρούπολη, ανακάλυψαν ενδιαφέρουσες μαγνητικές ιδιότητες σε μια νέα μορφή άνθρακα.

Η πρωτοποριακή αυτή ανακάλυψη παρουσιάστηκε πρόσφατα από τον κ. Γιαπιντζάκη στο Διεθνές Ετήσιο Συνέδριο της Αμερικανικής Ένωσης Φυσικών στο Μοντρεάλ του Καναδά και έχει λάβει ήδη μεγάλη διεθνή δημοσιότητα με άρθρα σε εφημερίδες όπως New York Times, International Herald Tribune, Suddentsche Zeitung και The Register και σε επιστημονικά περιοδικά όπως Nature και Science.

Το υλικό αυτό είναι ένας ιστός νανοαφρού, που έχει μια από τις μικρότερες μετρημένες πυκνότητες μάζας για στερεό – 2 χιλιοστά του γραμμαρίου ανά κυβικό εκατοστό – και είναι η πρώτη μορφή καθαρού άνθρακα που παρουσιάζει σιδηρομαγνητικές ιδιότητες, αν και προσωρινές σε θερμοκρασία δωματίου, γεγονός το οποίο δημιουργεί έκπληξη, δεδομένου ότι ο άνθρακας δεν είναι μαγνητικό στοιχείο.

Η νέα μορφή άνθρακα δημιουργήθηκε όταν οι φυσικοί του Αυστραλιανού Εθνικού Πανεπιστημίου βομβάρδισαν με ένα παλμικό λέιζερ υψηλής ισχύος και επαναληψιμότητας έναν εξαιρετικά καθαρό στόχο άμορφου άνθρακα σε περιβάλλον αργού.

Η ασυνήθιστη μαγνητική ιδιότητα του νανοαφρού, που είναι και η πιο εντυπωσιακή ιδιότητά του, ανακαλύφθηκε από την ομάδα Μαγνητικών και Υπεραγώγιμων Υλικών του ΙΗΔΛ. Σε αντίθεση με άλλες μορφές άνθρακα που είναι διαμαγνητικές, δηλαδή απωθούνται και από τους δύο πόλους ενός μαγνήτη, ο νανοαφρός άνθρακα αμέσως μετά την παραγωγή του έλκεται από μόνιμο μαγνήτη σε θερμοκρασία δωματίου. Η καινοφανής αυτή μαγνητική συμπεριφορά είναι μια ενδογενής ιδιότητα του νανοαφρού άνθρακα που μπορεί να αποδοθεί στην περίπλοκη νανοδομή του.

Ο συνδυασμός των ημιαγώγιμων ιδιοτήτων με μια υψηλή θερμοκρασία εμφάνισης σιδηρομαγνητικών φαινομένων καταστούν αυτό το υλικό μοναδικό στο είδος του, ενώ παράλληλα ανοίγονται δρόμοι για σημαντικές εφαρμογές, όπως π.χ η δυνατότητα χρήσης του στην τεχνολογία των σπιν-ηλεκτρονικών* (spintronics). Aλλες πιθανές εφαρμογές ο νανοαφρός άνθρακα θα μπορούσε να βρει και στη βιο-ιατρική. Για παράδειγμα, η έγχυσή του μέσω ειδικών υγρών-σκευασμάτων στο αίμα θα αύξανε κατά πολύ το παρατηρούμενο σήμα στις εικόνες του μαγνητικού συντονισμού (MRI), όπως επίσης η εμφύτευση στους όγκους θα μπορούσε να μετατρέψει τα ραδιοκύματα σε τοπικές πηγές καταστρεπτικής θερμότητας. Το προφανές πλεονέκτημα του νανοαφρού εφόσον αποτελείται μόνο από άνθρακα είναι η συμβατότητά του με ανθρώπινους ιστούς.

Αξίζει επίσης να σημειωθεί, ότι αυτή η εξαιρετικά ενδιαφέρουσα «επιβολή» μαγνητικής συμπεριφοράς θα μπορούσε να εμφανιστεί και σε άλλα νανοδομημένα υλικά, και επομένως να σηματοδοτήσει ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στην παραγωγή σιδηρομαγνητικών ημιαγωγών.

* Spintronics: Μικροηλεκτρονικές συσκευές των οποίων η λειτουργία βασίζεται στο spin των ηλεκτρονίων και μπορούν να οδηγήσουν σε κβαντικά μικροτσίπ.

Για περισσότερες πληροφορίες παρακαλώ επικοινωνήστε με τους:
κ. Ιωάννη Γιαπιντζάκη,
Ινστιτούτο Ηλεκτρονικής Δομής & Λέιζερ - ΙΤΕ
Τηλ.: 2810-391826, E-mail: giapintz@iesl.forth.gr

Δείτε σχετικό άρθρο στο New York Times