Grafeen is ongelooflijk sterk, lichtgewicht, geleidend ... de lijst met overtreffende trap eigenschappen gaat maar door.

Het is niet, echter, magnetisch - een tekortkoming die het nut ervan in spintronica heeft belemmerd, een opkomend veld waarvan wetenschappers zeggen dat het uiteindelijk de regels van de elektronica zou kunnen herschrijven, wat leidt tot krachtigere halfgeleiders, computers en andere apparaten.

Nutsvoorzieningen, een internationaal onderzoeksteam onder leiding van de Universiteit van Buffalo meldt een vooruitgang die dit obstakel zou kunnen helpen overwinnen.

In een onderzoek dat vandaag in het tijdschrift is gepubliceerd: Fysieke beoordelingsbrieven , onderzoekers beschrijven hoe ze een magneet koppelden aan grafeen, en veroorzaakten wat zij beschrijven als "kunstmatige magnetische textuur" in het niet-magnetische wondermateriaal.

"Onafhankelijk van elkaar, grafeen en spintronica hebben elk een ongelooflijk potentieel om veel aspecten van het bedrijfsleven en de samenleving fundamenteel te veranderen. Maar als je die twee kunt combineren, de synergetische effecten zijn waarschijnlijk iets dat deze wereld nog niet heeft gezien, " zegt hoofdauteur Nargess Arabchigavkani, die het onderzoek als Ph.D. kandidaat aan de UB en is nu een postdoctoraal onderzoeksmedewerker aan het SUNY Polytechnic Institute.

Andere auteurs vertegenwoordigen UB, King Mongkut's Institute of Technology Ladkrabang in Thailand, Chiba-universiteit in Japan, Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China, Universiteit van Nebraska Omaha, Universiteit van Nebraska Lincoln, en de Universiteit van Uppsala in Zweden.

Voor hun experimenten onderzoekers plaatsten een 20 nanometer dikke magneet in direct contact met een vel grafeen, dat is een enkele laag koolstofatomen gerangschikt in een tweedimensionaal honingraatrooster dat minder dan 1 nanometer dik is.

"Om u een idee te geven van het verschil in grootte, het is een beetje alsof je een steen op een vel papier legt, ", zegt de hoofdauteur van de studie, Jonathan Bird, doctoraat, hoogleraar en leerstoel elektrotechniek aan de UB School of Engineering and Applied Sciences.

Onderzoekers plaatsten vervolgens acht elektroden op verschillende plekken rond het grafeen en de magneet om hun geleidbaarheid te meten.

De elektroden onthulden een verrassing:de magneet veroorzaakte een kunstmatige magnetische textuur in het grafeen die zelfs in delen van het grafeen buiten de magneet bleef bestaan. Simpel gezegd, het intieme contact tussen de twee objecten zorgde ervoor dat de normaal niet-magnetische koolstof zich anders gedroeg, met magnetische eigenschappen die vergelijkbaar zijn met gewone magnetische materialen zoals ijzer of kobalt.

Bovendien, het bleek dat deze eigenschappen de natuurlijke eigenschappen van het grafeen volledig konden overweldigen, zelfs als we enkele microns van het contactpunt van het grafeen en de magneet kijken. Deze afstand (een micron is een miljoenste van een meter), hoewel ongelooflijk klein, is microscopisch gezien relatief groot.

De bevindingen roepen belangrijke vragen op met betrekking tot de microscopische oorsprong van de magnetische textuur in het grafeen.

Het belangrijkste is, Vogel zegt, is de mate waarin het geïnduceerde magnetische gedrag voortkomt uit de invloed van spinpolarisatie en/of spin-baankoppeling, Dit zijn fenomenen waarvan bekend is dat ze nauw verbonden zijn met de magnetische eigenschappen van materialen en met de opkomende technologie van spintronica.

In plaats van de elektrische lading te gebruiken die door elektronen wordt gedragen (zoals in traditionele elektronica), spintronische apparaten proberen de unieke kwantumeigenschap van elektronen te benutten die bekend staat als spin (wat analoog is aan de aarde die om zijn eigen as draait). Spin biedt de mogelijkheid om meer gegevens in kleinere apparaten te stoppen, waardoor de kracht van halfgeleiders wordt vergroot, kwantumcomputers, apparaten voor massaopslag en andere digitale elektronica.