Nieuw magnetisch grafeen kan revolutie brengen in elektronica  | Grafeen (graphene)
Nieuw magnetisch grafeen kan revolutie brengen in elektronica

Onderzoekers van het IMDEA-Nanociencia Instituut (IMDEA) en van Autónoma (UAM) en Complutense universiteiten (UCM) van Madrid (Spanje) zijn erin geslaagd om grafeen magnetische eigenschappen te geven. De doorbraak, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Physics, opent de deur naar de ontwikkeling van grafeen gebaseerde spintronica – apparaten op basis van de spin of draairichting van het elektron.

Wetenschappers wisten natuurlijk al dat grafeen buitengewone geleidbaarheid, mechanische en optische eigenschappen bezit. Maar nu kan men nog een eigenschap toevoegen: magnetisme, wat tot een doorbraak in de elektronica kan leiden.

Dat blijkt uit de studie dat het IMDEA en UAM en UCM universiteiten recent hebben gepubliceerd in ‘Nature Physics’.

De onderzoekers zijn erin geslaagd om een hybride oppervlak te creëren van dit materiaal dat zich gedraagt ​​als een magneet.

“Ondanks de enorme inspanningen tot op heden van wetenschappers over de hele wereld is het niet mogelijk geweest om de magnetische eigenschappen toe te voegen die nodig zijn om grafeen gebaseerde spintronica te ontwikkelen. Maar deze resultaten effenen de weg naar deze mogelijkheid,” benadrukt professor Rodolfo Miranda , directeur van IMDEA-Nanociencia.

Net zoals in traditionele elektronica is spintronica gebaseerd op de lading van het elektron, maar ook op de rotatie dat het magnetisch moment bepaalt. Een materiaal is magnetisch als de meeste van zijn elektronen dezelfde draai of spin hebben.

De spin kan twee waarden hebben, het gebruik ervan voegt twee extra waarden toe aan traditionele elektronica.
Zo kunnen zowel data verwerkingssnelheid en kwantiteit van de gegevens die moet worden opgeslagen op elektronische apparaten worden verhoogd, met toepassingen op gebieden zoals telecommunicatie, informatica, energie en biogeneeskunde.

De uitdaging was om het materiaal te ‘magnetiseren’ in opdracht om een ​​grafeen-gebaseerd spintronisch apparaat te kunnen ontwikkelen. De onderzoekers uit Madrid hebben via de quantum en nanowetenschap wereld de weg gevonden.

De techniek bestaat eruit een uiterst perfecte grafeen film over een ruthenium monokristallijn te groeien in een vacuümkamer waar organische moleculen van tetracyano-p-quinodimethaan (TCNQ) worden verdampt op het grafeen oppervlak. De organische moleculen organiseren zichzelf en worden gelijkmatig verdeeld verspreid over het hele oppervlak en staan in wisselwerking met het grafeen-ruthenium substraat, tot verbazing van de wetenschappers. TCNQ is een molecuul dat fungeert als een halfgeleider bij zeer lage temperaturen in bepaalde verbindingen.

Hoewel het grafeen geen directe interactie met de TCNQ moleculen aangaat voorziet het een zeer efficiënte ladingsoverdracht tussen het substraat en het TCNQ moleculen en laat toe dat moleculen over lange afstanden magnetische orde kunnen ontwikkelen.

Het resultaat is een nieuwe grafeen-gebaseerde gemagnetiseerde laag, die de weg plaveit naar de totstandbrenging van apparaten op basis van wat reeds werd beschouwd als het materiaal van de toekomst, maar dat nu ook magnetische eigenschappen bezit.

Bron: rdmag.com

Photo: credit IMDEA-Nanoscience


3D print schaalmodel structuur grafeen