Des chercheurs de l'Institut IMDEA-Nanociencia et des universités Autonoma et Complutense de Madrid (Espagne) ont réussi à donner des propriétés magnétiques au graphène. La découverte, publié dans la revue Physique de la nature , ouvre la porte au développement de dispositifs spintroniques à base de graphène, C'est, dispositifs basés sur le spin ou la rotation de l'électron, et pourrait transformer l'industrie électronique.

Les scientifiques savaient déjà que le graphène, un matériau incroyable formé d'un maillage d'atomes de carbone hexagonaux, a une conductivité extraordinaire, propriétés mécaniques et optiques. Maintenant, il est possible de lui donner encore une propriété :le magnétisme, impliquant une percée dans l'électronique.

C'est ce que révèle l'étude que l'Institut d'études avancées en nanosciences de Madrid (IMDEA-Nanociencia) et les universités Autonoma Autonomous (UAM) et Complutense (UCM) de Madrid viennent de publier dans le Physique de la nature journal. Des chercheurs ont réussi à créer une surface hybride à partir de ce matériau qui se comporte comme un aimant.

"Malgré les énormes efforts déployés à ce jour par les scientifiques du monde entier, il n'a pas été possible d'ajouter les propriétés magnétiques requises pour développer une spintronique à base de graphène. Cependant, ces résultats ouvrent la voie à cette possibilité, " souligne le Pr Rodolfo Miranda, Directeur de l'IMDEA-Nanociencia.

La spintronique est basée sur la charge de l'électron, comme en électronique traditionnelle, mais aussi sur sa rotation, qui détermine son moment magnétique. Un matériau est magnétique lorsque la plupart de ses électrons ont le même spin.

Comme le spin peut avoir deux valeurs, son utilisation ajoute deux états supplémentaires à l'électronique traditionnelle. Ainsi, la vitesse de traitement des données et la quantité de données à stocker sur les appareils électroniques peuvent être augmentées, avec des applications dans des domaines tels que les télécommunications, l'informatique, énergie et biomédecine.

Afin de développer un dispositif spintronique à base de graphène, le défi était de "magnétiser" le matériau, et des chercheurs de Madrid ont trouvé le chemin à travers le monde quantique et nanoscience.

La technique consiste à faire croître un film de graphème ultra parfait sur un monocristal de ruthénium à l'intérieur d'une chambre à ultra-vide où les molécules organiques de tétracyano-p-quinodiméthane (TCNQ) sont évaporées à la surface du graphème. Le TCNQ est une molécule qui agit comme un semi-conducteur à très basse température dans certains composés.

Lors de l'observation des résultats au microscope à effet tunnel (STM), les scientifiques ont été surpris :des molécules organiques s'étaient organisées et étaient régulièrement réparties sur toute la surface, interagir électroniquement avec le substrat graphène-ruthénium.

"Nous avons prouvé expérimentalement comment la structure des molécules TCNQ sur le graphène acquiert un ordre magnétique à longue distance, avec des électrons positionnés dans des bandes différentes selon leur spin, " précise le professeur Amadeo L. Vázquez de Parga.

Pendant ce temps, son collègue le professeur Fernando Martin a mené des études de modélisation qui ont montré que, bien que le graphène n'interagisse pas directement avec le TCNQ, il permet un transfert de charge très efficace entre le substrat et les molécules de TCNQ et permet aux molécules de développer un ordre magnétique à longue distance.

Le résultat est une nouvelle couche magnétisée à base de graphène, qui ouvre la voie à la création de dispositifs basés sur ce qui était déjà considéré comme le matériau du futur, mais qui maintenant peuvent aussi avoir des propriétés magnétiques.