Generalmente, la resistenza elettrica di un materiale dipende molto dalle sue dimensioni fisiche e dalle sue proprietà fondamentali. In circostanze speciali, però, tale resistenza può assumere un valore fisso, indipendente dalle proprietà del materiale di base e "quantizzato" (nel senso che varia a passi discreti anziché in modo continuo). Questa quantizzazione della resistenza elettrica avviene normalmente all'interno di forti campi magnetici ea temperature molto basse quando gli elettroni si muovono in modo bidimensionale. Ora, un gruppo di ricerca guidato dall'Università di Göttingen è riuscito a dimostrare questo effetto a basse temperature in assenza quasi completa di campo magnetico nel grafene naturale a doppio strato, che è solo due atomi di spessore. I risultati dello studio sono stati pubblicati in Natura .

Il team dell'Università di Göttingen, L'Università Ludwig Maximilian di Monaco e l'Università del Texas (Dallas) hanno utilizzato il grafene a due strati nella sua forma naturale. I delicati fiocchi di grafene vengono contattati utilizzando tecniche di microfabbricazione standard e il fiocco è posizionato in modo che penda liberamente come un ponte, trattenuto ai bordi da due contatti metallici. I doppi strati di grafene estremamente puliti mostrano una quantizzazione della resistenza elettrica a basse temperature e campi magnetici quasi impercettibili. Inoltre, la corrente elettrica scorre senza alcuna perdita di energia. La ragione di ciò è una forma di magnetismo che non si genera nel modo usuale come si vede nei magneti convenzionali (cioè dall'allineamento dei momenti magnetici intrinseci degli elettroni), ma dal movimento delle particelle cariche nel doppio strato di grafene stesso.

"In altre parole, le particelle generano il proprio campo magnetico intrinseco, che porta alla quantizzazione della resistenza elettrica, ", afferma il professor Thomas Weitz dell'Università di Göttingen.

La ragione per cui questo effetto è speciale non è solo che richiede solo un campo elettrico, ma anche che si presenta in otto diverse versioni che possono essere controllate da campi magnetici ed elettrici applicati. Ciò si traduce in un alto grado di controllo, perché l'effetto può essere attivato e disattivato e la direzione di movimento delle particelle cariche può essere invertita.

"Questo lo rende un candidato davvero interessante per potenziali applicazioni, Per esempio, nello sviluppo di componenti informatici innovativi nel campo della spintronica, che potrebbe avere implicazioni per l'archiviazione dei dati, " dice Weitz. "Inoltre, è un vantaggio poter mostrare questo effetto in un sistema comprendente un materiale semplice e naturale. Questo è in netto contrasto con le "eterostrutture" recentemente diffuse, ' che richiedono una composizione complessa e precisa di materiali diversi.

"Primo, però, l'effetto deve essere ulteriormente studiato e devono essere trovati modi per stabilizzarlo a temperature più elevate, perché attualmente si verifica solo fino a cinque gradi sopra lo zero assoluto (quest'ultimo è 273 gradi sotto 0 ^o C)."