Kombinationen af ​​grafen og spintronics ser lovende ud

Et team af fysikere har taget et stort skridt mod udviklingen af ​​nyttige grafen-spintroniske enheder. Fysikerne, fra City University of Hong Kong og University of Science and Technology i Kina, præsentere deres resultater i American Institute of Physics' Anvendt fysik bogstaver .

grafen, en todimensionel krystallinsk form af kulstof, bliver udråbt som en slags "hellig gral" af materialer. Det kan prale af egenskaber som en brudstyrke 200 gange større end stål og, af stor interesse for halvleder- og datalagringsindustrien, elektriske strømme, der kan flamme igennem det 100 gange hurtigere end i silicium.

Spintronic-enheder bliver stærkt efterfulgt, fordi de lover at være mindre, mere alsidig, og meget hurtigere end nutidens elektronik. "Spin" er en kvantemekanisk egenskab, der opstår, når en partikels iboende rotationsmomentum skaber et lille magnetfelt. Og spin har en retning, enten "op" eller "ned". Retningen kan kode data i 0'erne og 1'erne i det binære system, med nøglen her er, at spin-baseret datalagring ikke forsvinder, når den elektriske strøm stopper.

"Der er stor forskningsinteresse for spintroniske enheder, der behandler information ved hjælp af elektronspin, fordi disse nye enheder giver bedre ydeevne end traditionelle elektroniske enheder og sandsynligvis vil erstatte dem en dag, " siger Kwok Sum Chan, professor i fysik ved City University of Hong Kong "Graphene er et vigtigt materiale til spintroniske enheder, fordi dets elektronspin kan bevare sin retning i lang tid og, som resultat, gemt information går ikke let tabt."

Det er, imidlertid, vanskeligt at generere en spinstrøm i grafen, som ville være en vigtig del af at bære information i en grafen spintronisk enhed. Chan og kolleger fandt på en metode til at gøre netop det. Det involverer brug af spin-spaltning i monolagsgrafen genereret af ferromagnetisk nærhedseffekt og adiabatisk (en proces, der er langsom sammenlignet med hastigheden af ​​elektronerne i enheden) kvantepumpning. De kan kontrollere graden af ​​polarisering af spinstrømmen ved at variere Fermi-energien (niveauet i fordelingen af ​​elektronenergier i et fast stof, hvor en kvantetilstand er lige så sandsynligt, at den er optaget eller tom), hvilket de siger er meget vigtigt for at opfylde forskellige ansøgningskrav.