(Phys.org) - Wondermateriaal grafeen kan magnetisch worden gemaakt en het magnetisme ervan kan met een druk op de knop worden in- en uitgeschakeld, een nieuwe weg openen naar elektronica met een zeer laag energieverbruik.

In een rapport gepubliceerd in Natuurcommunicatie , een team van de Universiteit van Manchester onder leiding van dr. Irina Grigorieva laat zien hoe je elementaire magnetische momenten in grafeen kunt creëren en ze vervolgens kunt in- en uitschakelen.

Dit is de eerste keer dat magnetisme zelf is omgeschakeld, in plaats van dat de magnetisatierichting wordt omgekeerd.

De moderne samenleving is ondenkbaar zonder het gebruik van magnetische materialen. Ze zijn een integraal onderdeel geworden van elektronische gadgets waar apparaten, waaronder harde schijven, geheugenchips en sensoren maken gebruik van miniatuur magnetische componenten. Elke micromagneet maakt het mogelijk een beetje informatie ('0' of '1') op te slaan als twee magnetisatierichtingen ('noord' en 'zuid'). Dit gebied van elektronica wordt spintronica genoemd.

Ondanks enorme vorderingen, een grote teleurstelling van spintronica was tot nu toe het onvermogen om actieve apparaten te leveren, waarbij schakelen tussen de noord- en zuidrichting wordt gedaan op een manier die vergelijkbaar is met die in moderne transistors. Deze situatie kan drastisch veranderen als gevolg van de laatste ontdekking.

Grafeen is een kippengaas gemaakt van koolstofatomen. Het is mogelijk om enkele van deze atomen te verwijderen, wat resulteert in microscopisch kleine gaatjes die vacatures worden genoemd. De wetenschappers van Manchester hebben aangetoond dat elektronen rond deze gaten condenseren tot kleine elektronische wolken, en elk van hen gedraagt ​​zich als een microscopisch kleine magneet die één eenheid magnetisme draagt, draaien.

Dr. Grigorieva en haar team hebben aangetoond dat de magnetische wolken controleerbaar kunnen worden verdreven en vervolgens kunnen worden teruggecondenseerd.

Ze legt uit:"Deze doorbraak stelt ons in staat om te werken aan transistorachtige apparaten waarin informatie wordt opgeschreven door grafeen te schakelen tussen zijn magnetische en niet-magnetische toestanden. Deze toestanden kunnen ofwel op de conventionele manier worden uitgelezen door er een elektrische stroom doorheen te duwen. of, nog beter, door gebruik te maken van een spinflow. Dergelijke transistors zijn een heilige graal van spintronica geweest."

Dr. Rahul Nair, die de experimentele inspanning leidde, opmerkingen "Vroeger, men zou alleen een richting kunnen veranderen waarin een magneet van noord naar zuid wordt gemagnetiseerd. Nu kunnen we het magnetisme volledig in- en uitschakelen.

"Grafeen trekt nu al interesse op het gebied van spintronica-toepassingen, en ik hoop dat de nieuwste ontdekking het een koploper zal maken."

Nobelprijswinnaar en co-auteur van het artikel Professor Andre Geim voegde toe:"Ik vraag me af hoeveel verrassingen grafeen nog in petto heeft. Deze is uit de lucht komen vallen. We moeten een paar jaar afwachten, maar het schakelbare magnetisme kan leiden tot een impact die de meeste optimistische verwachtingen overtreft."

Professor Antonio Castro Neto, Directeur van het Graphene Research Centre in Singapore en co-auteur van het rapport, zei:"Dit werk opent de deuren voor nieuwe magnetische apparaten die atomair dun zijn en gemakkelijk extern kunnen worden bestuurd met de toepassing van gewone elektrische velden. Deze nieuwe apparaten kunnen worden opgenomen in elektronische circuits om functionaliteiten te creëren voor de controle van magnetisme en lading dat bestond nog niet. Ze verenigen magnetische herinneringen met elektrische circuits. Het is een echte doorbraak."