Le graphène - une seule couche d'atomes de carbone emballés dans un réseau hexagonal - a un certain nombre de propriétés attrayantes en raison de sa géométrie bidimensionnelle. Il a, pour une chose, bonne conductivité électrique intéressante pour les applications électroniques à haut débit. Seng Ghee Tan de l'Institut de stockage de données A*STAR et ses collègues de l'Université nationale de Singapour ont maintenant montré que le graphène a des applications supplémentaires dans le stockage de données magnétiques. Ils ont développé une méthode pour mesurer les champs magnétiques en détectant les changements dans la résistance électrique du graphène. « Les résultats pourraient ouvrir de nouvelles voies dans le développement de capteurs de champ magnétique miniaturisés, " dit Tan.

Les électrons se déplacent à l'intérieur du graphène presque sans aucune entrave des atomes de la feuille de carbone bidimensionnelle. Cette bonne propriété de transport est intéressante pour le développement de capteurs de champ magnétique car le changement de transport de charge en présence d'un champ magnétique peut conduire à un changement mesurable de résistance électrique. Malheureusement, dans les dispositifs précédents, les excitations thermiques des électrons à température ambiante ont dominé cet effet de magnétorésistance et ont jusqu'à présent entravé l'utilisation du graphène à cette fin.

Pour résoudre ce problème, Tan et ses collègues ont utilisé un dispositif à transistor fabriqué à partir de nanorubans de graphène (voir image). Contrairement aux feuilles de graphène conventionnelles, la restriction géométrique des nanorubans conduit à un gap dans les états électroniques (bandgap) des rubans, ce qui les rend semi-conducteurs similaires au silicium.

Le transistor nanoruban modifie la bande interdite de manière à empêcher le flux de charges électriques à travers le dispositif (haute résistance). Un champ magnétique, cependant, provoque la fermeture de la bande interdite des nanorubans, afin que les charges électriques puissent maintenant circuler librement à travers l'appareil (faible résistance). Globalement, les chercheurs ont pu modifier la résistance électrique de plus d'un facteur mille en faisant varier le champ magnétique de zéro à cinq teslas. En outre, la bande interdite électronique à l'état bloqué était suffisamment grande pour que les excitations thermiques des électrons soient minimales.

« Nous avons pu supprimer considérablement le bruit en raison de la barrière énergétique de l'appareil, " dit Tan. « En conséquence, nous avons une meilleure chance de fournir un signal de magnétorésistance élevé même à température ambiante.

Pour les applications commerciales, cependant, des recherches supplémentaires peuvent être nécessaires, car la fabrication des dispositifs reste difficile. La largeur des nanorubans de graphène n'est que de 5 nanomètres, qui est plus petit que la taille caractéristique des structures de transistors du commerce actuelles. Néanmoins, les performances impressionnantes de l'appareil obtenues en laboratoire démontrent clairement le potentiel du graphène également pour les applications magnétiques.