Forskere fremkalder kunstig magnetisk tekstur i grafen

Grafen er utroligt stærkt, letvægts, ledende ... listen over dens superlative egenskaber fortsætter.

Det er ikke, imidlertid, magnetisk - en mangel, der har hæmmet dens anvendelighed inden for spintronik, et spirende felt, som videnskabsmænd siger i sidste ende kunne omskrive reglerne for elektronik, fører til mere kraftfulde halvledere, computere og andre enheder.

Nu, et internationalt forskerhold ledet af universitetet i Buffalo rapporterer om et fremskridt, der kunne hjælpe med at overvinde denne forhindring.

I en undersøgelse offentliggjort i dag i tidsskriftet Fysiske anmeldelsesbreve , forskere beskriver, hvordan de parrede en magnet med grafen, og inducerede, hvad de beskriver som "kunstig magnetisk tekstur" i det ikke-magnetiske vidundermateriale.

"Uafhængige af hinanden, graphene og spintronics har hver et utroligt potentiale til fundamentalt at ændre mange aspekter af erhvervslivet og samfundet. Men hvis du kan blande de to sammen, de synergistiske effekter er sandsynligvis noget, denne verden endnu ikke har set, " siger hovedforfatter Nargess Arabchigavkani, der udførte forskningen som ph.d. kandidat ved UB og er nu postdoc ved SUNY Polytechnic Institute.

Yderligere forfattere repræsenterer UB, King Mongkut's Institute of Technology Ladkrabang i Thailand, Chiba Universitet i Japan, Kinas Universitet for Videnskab og Teknologi, University of Nebraska Omaha, University of Nebraska Lincoln, og Uppsala Universitet i Sverige.

For deres eksperimenter, forskere placerede en 20 nanometer tyk magnet i direkte kontakt med et ark grafen, som er et enkelt lag af kulstofatomer arrangeret i et todimensionelt bikagegitter, der er mindre end 1 nanometer tykt.

"For at give dig en fornemmelse af størrelsesforskellen, det er lidt ligesom at sætte en mursten på et ark papir, " siger undersøgelsens seniorforfatter Jonathan Bird, Ph.D., professor og formand for elektroteknik ved UB School of Engineering and Applied Sciences.

Forskere placerede derefter otte elektroder på forskellige steder omkring grafenen og magneten for at måle deres ledningsevne.

Elektroderne afslørede en overraskelse - magneten inducerede en kunstig magnetisk tekstur i grafenet, der varede selv i områder af grafenet væk fra magneten. Enkelt sagt, den intime kontakt mellem de to objekter fik det normalt ikke-magnetiske kulstof til at opføre sig anderledes, udviser magnetiske egenskaber svarende til almindelige magnetiske materialer som jern eller kobolt.

I øvrigt, det blev fundet, at disse egenskaber fuldstændigt kunne overvælde grafenens naturlige egenskaber, selv når man ser flere mikron væk fra kontaktpunktet for grafenen og magneten. Denne afstand (en mikron er en milliontedel af en meter), mens den er utrolig lille, er relativt stor mikroskopisk set.

Resultaterne rejser vigtige spørgsmål vedrørende den mikroskopiske oprindelse af den magnetiske tekstur i grafen.

Mest vigtigt, Fugl siger, er det omfang, i hvilket den inducerede magnetiske adfærd opstår fra påvirkningen af ​​spinpolarisering og/eller spin-kredsløbskobling, som er fænomener, der vides at være tæt forbundet med materialers magnetiske egenskaber og til spintronics nye teknologi.

I stedet for at bruge den elektriske ladning båret af elektroner (som i traditionel elektronik), spintroniske enheder søger at udnytte elektronernes unikke kvanteegenskaber kendt som spin (som er analogt med jorden, der drejer om sin egen akse). Spin giver mulighed for at pakke flere data ind i mindre enheder, derved øger halvledernes kraft, kvantecomputere, masselagerenheder og anden digital elektronik.