Grafeen nanoflakes zijn veelbelovend voor mogelijke toepassingen op het gebied van nano-elektronica, en het onderwerp van een studie die onlangs is gepubliceerd in Nano-letters . Deze hexagonale nanostructuren vertonen kwantumeffecten voor het moduleren van de stroom. Dankzij hun intrinsieke magnetische eigenschappen, ze kunnen ook een belangrijke stap voorwaarts betekenen op het gebied van spintronica. De studie, uitgevoerd via computeranalyse en simulaties, werd geleid door Massimo Capone.

"We hebben twee belangrijke fenomenen kunnen waarnemen door de eigenschappen van grafeen-nanovlokken te analyseren. Beide zijn van groot belang voor mogelijke toekomstige toepassingen, " zegt Capone, co-auteur van de studie. Het eerste fenomeen heeft betrekking op de zogenaamde interferentie tussen elektronen. "In nanovlokken, de elektronen interfereren op een 'destructieve' manier met elkaar als we de stroom in een bepaalde configuratie meten. Dit betekent dat er geen stroomoverdracht is. Dit is een typisch kwantumfenomeen. Door de grafeenvlokken te bestuderen, we hebben begrepen dat het mogelijk is om dit fenomeen naar grotere systemen te brengen, daarom in de nanowereld en op een schaal waarin het waarneembaar is en kan worden geëxploiteerd voor mogelijke toepassingen in nano-elektronica."

De twee onderzoekers leggen uit dat in kwantuminterferentietransistoren, destructieve interferentie geeft de status "UIT" aan. Voor de "AAN"-status, ze zeggen dat het voldoende is om de voorwaarden voor interferentie weg te nemen, waardoor de stroom kan vloeien.

In de studie, de onderzoekers toonden ook aan dat de nanovlokken nieuwe magnetische eigenschappen hebben die alleen aanwezig zijn aan de randen van een vel grafeen:"Het magnetisme komt spontaan naar voren aan de randen, zonder enige tussenkomst van buitenaf. Dit maakt het creëren van een spinstroom mogelijk." De unie tussen de verschijnselen van kwantuminterferentie en magnetisme zou onderzoekers in staat stellen bijna volledige spinpolarisatie te verkrijgen, met een enorm potentieel op het gebied van spintronica, leggen de onderzoekers uit. Deze eigenschappen kunnen worden gebruikt in informatietechnologieën, het interpreteren van de spin als binaire code. De elektronenspin, gekwantiseerd en met slechts twee mogelijke configuraties, "omhoog en omlaag, " is zeer geschikt voor dit soort implementatie.

Om de efficiëntie van het mogelijke apparaat en het percentage huidige polarisatie te verbeteren, de onderzoekers hebben ook een protocol ontwikkeld dat voorziet in de interactie van de grafeenvlokken met een oppervlak van stikstof en boor. "De verkregen resultaten zijn echt interessant. Experimenten kunnen bevestigen wat we theoretisch hebben voorspeld, " besluit Massimo Capone.