(PhysOrg.com) -- Wetenschappers van de Universiteit van Manchester hebben een manier gevonden om wondermateriaal grafeen magnetisch te maken, opent een nieuw scala aan mogelijkheden voor 's werelds dunste materiaal op het gebied van spintronica.

Een team onder leiding van professor André Geim, een ontvanger van de 2010 Nobelprijs voor grafeen, kan nu aantonen dat elektrische stroom – een stroom van elektronen – grafeen kan magnetiseren.

De resultaten, gemeld in Wetenschap , zou een potentieel enorme doorbraak kunnen zijn op het gebied van spintronica.

Spintronica is een groep opkomende technologieën die gebruikmaken van de intrinsieke spin van het elektron, naast de fundamentele elektrische lading die wordt geëxploiteerd in micro-elektronica.

Er worden al miljarden spintronica-apparaten zoals sensoren en geheugens geproduceerd. Elke harde schijf heeft een magnetische sensor die een stroom van spins gebruikt, en magnetische random access memory (MRAM) -chips worden steeds populairder.

De bevindingen maken deel uit van een grote internationale inspanning waarbij onderzoeksgroepen uit de VS, Rusland, Japan en Nederland.

Het belangrijkste kenmerk van spintronica is om de elektronenspin te verbinden met elektrische stroom, aangezien stroom kan worden gemanipuleerd met middelen die routinematig worden gebruikt in micro-elektronica.

Er wordt geloofd dat, in toekomstige spintronica-apparaten en transistors, koppeling tussen de stroom en spin zal direct zijn, zonder magnetische materialen te gebruiken om spins te injecteren, zoals nu het geval is.

Tot dusver, deze route is alleen aangetoond door gebruik te maken van materialen met zogenaamde spin-orbit interactie, waarin kleine magnetische velden gecreëerd door kernen de beweging van elektronen door een kristal beïnvloeden. Het effect is over het algemeen klein, waardoor het moeilijk te gebruiken is.

De onderzoekers vonden een nieuwe manier om spin en lading met elkaar te verbinden door een relatief zwak magnetisch veld aan te leggen op grafeen en ontdekten dat dit een stroom van spins veroorzaakt in de richting loodrecht op elektrische stroom, een grafeenvel gemagnetiseerd maken.

Het effect lijkt op het effect dat wordt veroorzaakt door spin-baaninteractie, maar is groter en kan worden afgesteld door het externe magnetische veld te variëren.

De Manchester-onderzoekers laten ook zien dat grafeen op boornitride een ideaal materiaal is voor spintronica omdat het geïnduceerde magnetisme zich over macroscopische afstanden van het huidige pad uitstrekt zonder verval.

Het team is van mening dat hun ontdekking talloze mogelijkheden biedt voor het herontwerpen van huidige spintronica-apparaten en het maken van nieuwe, zoals spin-gebaseerde transistors.

Professor Geim zei:"De heilige graal van spintronica is de omzetting van elektriciteit in magnetisme of omgekeerd.

"We bieden een nieuw mechanisme, dankzij de unieke eigenschappen van grafeen. Ik kan me voorstellen dat veel locaties van spintronica kunnen profiteren van deze bevinding."

Antonio Castro Neto, een natuurkundeprofessor uit Boston die een nieuwsartikel schreef voor de Wetenschap tijdschrift dat de onderzoekspaper vergezelt, merkte op:"Grafeen opent deuren voor veel nieuwe technologieën.

"Niet verrassend, de Nobelprijs voor Natuurkunde 2010 werd toegekend aan Andre Geim en Kostya Novoselov voor hun baanbrekende experimenten met dit materiaal.

"Blijkbaar niet tevreden met wat ze tot nu toe hebben bereikt, Geim en zijn medewerkers hebben nu een ander volledig onverwacht effect aangetoond dat betrekking heeft op kwantummechanica bij omgevingsomstandigheden. Deze ontdekking opent een nieuw hoofdstuk in de korte maar rijke geschiedenis van grafeen".