Grafen-ett enda lager av kolatomer packade i ett sexkantigt galler-har ett antal tilltalande egenskaper på grund av sin tvådimensionella geometri. Det har, för en sak, bra elektrisk konduktivitet som är av intresse för höghastighetselektroniska applikationer. Seng Ghee Tan vid A*STAR Data Storage Institute och medarbetare vid National University of Singapore har nu visat att grafen har ytterligare applikationer inom magnetisk datalagring. De har utvecklat en metod för att mäta magnetfält genom att detektera förändringar i grafens elektriska motstånd. "Fynden kan öppna nya vägar för utvecklingen av miniatyriserade magnetfältssensorer, Säger Tan.

Elektroner rör sig inuti grafen nästan utan hinder från atomerna i det tvådimensionella kolarket. Denna goda transportegenskap är av intresse för utvecklingen av magnetfältssensorer eftersom förändringen i laddtransport i närvaro av ett magnetfält kan leda till en mätbar förändring av elektrisk motstånd. Tyvärr, i tidigare anordningar har termiska excitationer av elektronerna vid rumstemperatur dominerat över denna magnetoresistanseffekt och har hittills hindrat användningen av grafen för detta ändamål.

För att lösa detta problem, Tan och medarbetare använde en transistoranordning tillverkad av grafenanoribbon (se bild). Till skillnad från konventionella grafenark, den geometriska begränsningen av nanoribanden leder till ett gap i bandens elektroniska tillstånd (bandgap), vilket gör dem halvledande liknande kisel.

Nanoribbon -transistorn modifierar bandgapet på ett sätt som förhindrar strömning av elektriska laddningar genom enheten (högt motstånd). Ett magnetfält, dock, gör att nanoribbons bandgap stängs, så att elektriska laddningar nu kan röra sig fritt över enheten (lågt motstånd). Övergripande, forskarna kunde ändra det elektriska motståndet med mer än en faktor tusen genom att variera magnetfältet från noll till fem teslas. Dessutom, den elektroniska bandgapet i avstängt tillstånd var tillräckligt stor så att termiska excitationer av elektronerna var minimala.

”Vi kunde undertrycka bullret avsevärt på grund av enhetens energibarriär, Säger Tan. ”Som ett resultat, vi har en bättre chans att leverera en signal med hög magnetoresistans även vid rumstemperatur. ”

För kommersiella tillämpningar, dock, ytterligare forskning kan krävas, eftersom tillverkningen av enheterna fortfarande är utmanande. Bredden på grafen -nanoribonen är bara 5 nanometer, som är mindre än funktionstorleken hos nuvarande kommersiella transistorstrukturer. Ändå, den imponerande enhetsprestanda som uppnås i laboratoriet visar tydligt grafens potential även för magnetiska applikationer.