Det bløde metalbismuth kan være et vidunderligt materiale til elektronik – især på grund af en overraskende opførsel, det viser, når det udsættes for magnetiske felter

Bismuth -krystaller reflekterer lys i alle regnbuens farver
Ultratynde flager af vismut viser mystiske magnetiske egenskaber-som kan hjælpe det bløde, iriserende metal med at blive et vidunderligt materiale til at fremstille grønnere elektronik.
”Helt ærligt vågner jeg stadig om natten, fordi jeg spekulerer på: Hvad spiller jeg her?” Siger Guillaume Gervais ved McGill University i Montreal, Canada.
Forskere har mistanke om, at meget tynde flager af vismut kunne have usædvanlige fysiske egenskaber, da andre ultratynde materialer som kulstofbaseret grafen gør. Men fordi vismut er så blød, er det vanskeligt at gøre det tyndt nok til, at disse særegne egenskaber dukker op.
Nu har Gervais og hans kolleger udviklet en ny teknik til at gøre dette, som han kan sammenligne med at bruge et ostegrat. Dette gjorde det muligt for forskerne at gøre flager af vismut kun 68 nanometer tykke, mindre end en tusindedel af tykkelsen af et stykke papir. De udsatte derefter deres flager for en række temperaturer, fra næsten absolut nul til stuetemperatur og til magnetiske felter titusinder af gange stærkere end køleskabsmagneter.
På tværs af denne række forhold – fra meget koldt og ekstremt magnetisk til ret standard – udviste vismuten altid en bestemt elektromagnetisk opførsel. Når forskerne tilsluttede ledninger til det, flød en type elektrisk strøm kaldet “Anomal Hall -effekten” altid.
Carmine Ortix ved University of Salerno i Italien siger, at det nye eksperiment indeholder en grundlæggende måling med et “meget, meget overraskende” resultat, fordi kendte egenskaber ved Bismuth antyder, at det bare ikke burde have en anomal halleffekt.
Da effekten sker, selv ved stuetemperatur, kan ultratynde vismut være nyttig til udvikling af elektroniske enheder, siger Ortix. Metallet er også mindre giftigt end mange lignende materialer, siger han.
Gervais siger, at han var chokeret over at se den anomale halleffekt vedvare, selv når hans team udsatte prøverne for ekstremt stærke magnetfelter på National High Magnetic Field Laboratory i Florida. Når han øgede disse felter ikke påvirkede strømmen, satsede han på, at hans kolleger ville, at øge temperaturen ville gøre det – men han tabte.
”Jeg kan ikke pege på en teori, der ville forklare dette, kun nogle bits og stykker af en potentiel forklaring,” siger han. En mulighed kan være, at den måde, Bismuths atomer er arrangeret, begrænser energierne og bevægelsen af deres elektroner i henhold til et sæt matematiske regler kaldet topologi. Men detaljerne om denne forklaring forbliver uklare.