Forskare från IMDEA-Nanociencia Institute och från Autonoma och Complutense universiteten i Madrid (Spanien) har lyckats ge grafen magnetiska egenskaper. Genombrottet, publiceras i tidskriften Naturfysik , öppnar dörren till utvecklingen av grafenbaserade spintroniska enheter, det är, enheter baserade på spinn eller rotation av elektronen, och skulle kunna förändra elektronikindustrin.

Forskare var redan medvetna om att grafen, ett otroligt material bildat av ett nät av hexagonala kolatomer, har enastående ledningsförmåga, mekaniska och optiska egenskaper. Nu är det möjligt att ge det ännu en egenskap:magnetism, innebär ett genombrott inom elektronik.

Detta avslöjas i studien som Madridinstitutet för avancerade studier i nanovetenskap (IMDEA-Nanociencia) och Autonoma Autonomous (UAM) och Complutense (UCM) universiteten i Madrid just har publicerat i Naturfysik tidning. Forskare har lyckats skapa en hybridyta av detta material som beter sig som en magnet.

"Trots de enorma ansträngningar som hittills gjorts av forskare över hela världen, det har inte varit möjligt att lägga till de magnetiska egenskaper som krävs för att utveckla grafenbaserad spintronik. Men dessa resultat banar väg för denna möjlighet, " framhåller Prof. Rodolfo Miranda, Direktör för IMDEA-Nanociencia.

Spintronik bygger på elektronens laddning, som i traditionell elektronik, men också på sin snurr, som bestämmer dess magnetiska moment. Ett material är magnetiskt när de flesta av dess elektroner har samma spinn.

Eftersom snurret kan ha två värden, dess användning lägger till ytterligare två tillstånd till traditionell elektronik. Således, både databehandlingshastigheten och mängden data som ska lagras på elektroniska enheter kan ökas, med applikationer inom områden som telekommunikation, datoranvändning, energi och biomedicin.

För att utveckla en grafenbaserad spintronisk enhet, utmaningen var att "magnetisera" materialet, och forskare från Madrid har hittat vägen genom kvant- och nanovetenskapsvärlden.

Tekniken går ut på att odla en ultraperfekt grafemfilm över en ruteniumenkristall inuti en ultrahögvakuumkammare där organiska molekyler av tetracyano-p-kinodimetan (TCNQ) förångas på grafemytan. TCNQ är en molekyl som fungerar som en halvledare vid mycket låga temperaturer i vissa föreningar.

När du observerar resultat genom ett scanning tunneling microscope (STM), forskarna blev förvånade:organiska molekyler hade organiserat sig och var regelbundet fördelade över hela ytan, interagerar elektroniskt med grafen-ruteniumsubstratet.

"Vi har i experiment bevisat hur strukturen hos TCNQ-molekylerna över grafen får långväga magnetisk ordning, med elektroner placerade i olika band beroende på deras spin, " klargör prof. Amadeo L. Vázquez de Parga.

Under tiden, hans kollega prof. Fernando Martin har genomfört modelleringsstudier som har visat att, även om grafen inte interagerar direkt med TCNQ, det tillåter en mycket effektiv laddningsöverföring mellan substratet och TCNQ-molekylerna och tillåter molekylerna att utveckla magnetisk ordning på lång räckvidd.

Resultatet är ett nytt grafenbaserat magnetiserat lager, som banar väg för skapandet av enheter baserade på vad som redan ansågs vara framtidens material, men som nu också kan ha magnetiska egenskaper.