कॉर्नेल विश्वविद्यालय की प्रयोगशाला में वैज्ञानिकों ने संयोगवश एक ऐसी सामग्री पाई जो ऐसा व्यवहार करती है मानो उसमें एक साथ इलेक्ट्रॉनों की दो विपरीत दुनियाएँ सहअस्तित्व में हों। बात रोम्बोहेड्रल छह-परत ग्रेफीन की है — कार्बन की छह परतें, जो एक दोहराए जाने वाले पैटर्न में सरकाव के साथ रखी गई हैं। मुड़ी हुई परतों का अध्ययन करने के बजाय शोधकर्ताओं को एक सपाट ढेर मिला, और उसी ने अप्रत्याशित क्वांटम प्रावस्थाओं का द्वार खोला।
ग्रेफीन अपनी मजबूती और चालकता के लिए लंबे समय से जाना जाता है, लेकिन जब परतें एक विशेष तरीके से रखी जाती हैं, तो इलेक्ट्रॉन एक-दूसरे के साथ कहीं अधिक प्रबलता से अंतःक्रिया करने लगते हैं। छह-परत संस्करण में आवेश वाहकों के एक निश्चित घनत्व और बाहरी विद्युत क्षेत्र पर ऐसी व्यवस्था बनती है जहाँ इलेक्ट्रॉन और छिद्र सहअस्तित्व में रहते हैं और प्रबल रूप से सहसंबद्ध होते हैं। यह लोगों की ऐसी भीड़ की याद दिलाता है जहाँ हर कोई पड़ोसी की गति को प्रभावित करता है, बजाय केवल अपने रास्ते पर चलने के।
मापनों ने विद्युत प्रतिरोध के लुप्त होने — जो अतिचालकता का लक्षण है — और एक असामान्य हॉल प्रभाव दर्शाया, जो कक्षीय चुंबकत्व की ओर संकेत करता है। दो अतिचालक अवस्थाएँ ठीक वहीं उत्पन्न हुईं जहाँ इलेक्ट्रॉन और छिद्र एक-दूसरे को पार करते हैं। प्रतीत होता है कि इनकी अंतःक्रिया इन प्रावस्थाओं के निर्माण में निर्णायक भूमिका निभाती है, जो पाँच-परत ग्रेफीन में नहीं देखा गया था।
युक्ति को बोरॉन नाइट्राइड की परतों के बीच रखा गया और गेट क्षेत्रों से नियंत्रित किया गया। तापमान, चुंबकीय क्षेत्र और वाहकों की सांद्रता बदलते हुए टीम ने एक विस्तृत प्रावस्था आरेख बनाया। उस पर अंतःक्रियाओं से उत्पन्न विद्युतरोधक, अतिचालकता के क्षेत्र और दो प्रकार के कक्षीय चुंबकत्व स्पष्ट रूप से दिखाई देते हैं। परिणाम Nature Physics में प्रकाशित हुए हैं।
यह खोज केवल मूलभूत भौतिकी के लिए ही महत्वपूर्ण नहीं है। यह समझना कि इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों की अंतःक्रिया पारंपरिक तंत्रों के बिना अतिचालकता को कैसे जन्म देती है, ऐसी सामग्रियों के निर्माण को निकट ला सकता है जो अधिक ऊँचे तापमानों पर काम करें। ऐसी सामग्रियाँ क्वांटम कंप्यूटरों, ऊर्जा-कुशल संचरण लाइनों और नए संवेदकों में काम आएँगी।
अभी शोधकर्ता कक्षीय चुंबकत्व की प्रकृति में गहराई से उतर रहे हैं। वे इस परिकल्पना की जाँच कर रहे हैं कि वाहकों का एक भाग क्रिस्टल-सदृश संरचना बनाता है, जबकि शेष द्रव-सदृश अवस्था में रहता है। ये प्रश्न वर्तमान कार्य के दायरे से परे हैं, पर अभी से स्पष्ट है: छह-परत ग्रेफीन क्वांटम सहसंबंधों के अध्ययन का एक नया मंच बन गया है।
यह आकस्मिक खोज एक बार फिर याद दिलाती है कि द्वि-आयामी सामग्रियों की दुनिया में परतों की संख्या या उनकी पारस्परिक स्थिति बदलना ही काफी है — और परिचित गुण कुछ पूरी तरह नए में बदल जाते हैं।
