Bilim insanları, grafen ile manyetik bir malzemenin bir araya getirildiği yapıda dev Zeeman etkisi gözlemledi. Nature Communications dergisinde yayımlanan araştırmada, elektronların enerji düzeylerinin manyetik alana olağanüstü güçlü tepki verdiği ve bu etkinin elektrik alan kullanılarak ayarlanabildiği ortaya konuldu.
Manyetik Alana Beklenmedik Güçlü Tepki
Zeeman etkisi, elektronların enerji düzeylerinin dış manyetik alan altında ayrışması olarak bilinir. Araştırmacılar, grafen ile demir, germanyum ve tellürden oluşan Fe3GeTe2 adlı ferromanyetik malzemeyi birleştirerek bu etkiyi inceledi.
Yaklaşık 6 Kelvin sıcaklıkta gerçekleştirilen deneylerde, enerji düzeylerinin manyetik alana tepkisini belirleyen etkin Landé g-faktörünün 230’a kadar ulaştığı tespit edildi. Bu oldukça yüksek değer, sistemde alışılmış spin kaynaklı manyetik etkilerin ötesinde mekanizmaların bulunduğunu gösteriyor.
Araştırmacılara göre dev Zeeman etkisi, malzemenin topolojik elektronik bant yapısından kaynaklanan orbital manyetik momentler ile arayüzdeki manyetik momentlerin yön değiştirmesi sonucu ortaya çıkan kiral orbital katkıların birleşiminden kaynaklanıyor.
Elektrik Alanla Kontrol Edilebilen Manyetizma
Çalışmanın dikkat çekici sonuçlarından biri, dev Zeeman etkisinin elektrik alanla değiştirilebilmesi oldu. Araştırmacılar, taramalı tünelleme mikroskobundan yararlanarak grafenin altında bulunan manyetik malzemenin elektronik özelliklerini inceledi ve arayüzdeki elektrik alan değişimlerinin enerji düzeylerini etkilediğini gösterdi.
Bu bulgular, iki boyutlu malzemelerin arayüzlerinde manyetik özelliklerin elektriksel yöntemlerle kontrol edilebileceğine işaret ediyor. Araştırma, gelecekte elektronların spin ve orbital hareketlerinden yararlanan spintronik ve orbitronik teknolojilerinin geliştirilmesine katkı sağlayabilir.
Kaynak
Wichmann, T. ve ark. (2026). Giant orbital Zeeman effects in a magnetic topological van der Waals interphase. Nature Communications, 17, 11076.