Een team van natuurkundigen heeft een grote stap gezet in de richting van de ontwikkeling van bruikbare grafeen-spintronische apparaten. de fysici, van de City University of Hong Kong en de University of Science and Technology of China, presenteren hun bevindingen in het American Institute of Physics' Technische Natuurkunde Brieven .

grafeen, een tweedimensionale kristallijne vorm van koolstof, wordt aangeprezen als een soort "heilige graal" van materialen. Het heeft eigenschappen zoals een breeksterkte die 200 keer groter is dan die van staal en, van groot belang voor de halfgeleider- en gegevensopslagindustrieën, elektrische stromen die er 100 keer sneller doorheen kunnen blazen dan in silicium.

Spintronic-apparaten worden fel vervolgd omdat ze beloven kleiner, veelzijdiger, en veel sneller dan de hedendaagse elektronica. "Spin" is een kwantummechanische eigenschap die ontstaat wanneer het intrinsieke rotatiemoment van een deeltje een klein magnetisch veld creëert. En spin heeft een richting, ofwel "omhoog" of "omlaag". De richting kan gegevens coderen in de nullen en enen van het binaire systeem, waarbij de sleutel hier is dat op spin gebaseerde gegevensopslag niet verdwijnt wanneer de elektrische stroom stopt.

"Er is een sterke onderzoeksinteresse in spintronische apparaten die informatie verwerken met behulp van elektronenspins, omdat deze nieuwe apparaten betere prestaties bieden dan traditionele elektronische apparaten en ze op een dag waarschijnlijk zullen vervangen, " zegt Kwok Sum Chan, hoogleraar natuurkunde aan de City University van Hong Kong "Grafeen is een belangrijk materiaal voor spintronische apparaten omdat de elektronspin zijn richting lange tijd kan behouden en, als resultaat, opgeslagen informatie gaat niet snel verloren."

Het is, echter, moeilijk om een ​​spinstroom in grafeen te genereren, wat een belangrijk onderdeel zou zijn van het dragen van informatie in een grafeen spintronic-apparaat. Chan en collega's bedachten een methode om precies dat te doen. Het omvat het gebruik van spinsplitsing in monolaag grafeen gegenereerd door ferromagnetisch nabijheidseffect en adiabatisch (een proces dat traag is in vergelijking met de snelheid van de elektronen in het apparaat) kwantumpompen. Ze kunnen de mate van polarisatie van de spinstroom regelen door de Fermi-energie te variëren (het niveau in de verdeling van elektronenenergieën in een vaste stof waarbij een kwantumtoestand even waarschijnlijk bezet of leeg is), waarvan ze zeggen dat het erg belangrijk is om aan verschillende toepassingsvereisten te voldoen.