Huit électrodes autour d'un aimant de 20 nanomètres d'épaisseur (rectangle blanc). Le graphène, ne pas montrer, est inférieure à moins de 1 nanomètre d'épaisseur et à côté de l'aimant. Crédit :Université de Buffalo.
Le graphène est incroyablement fort, poids léger, conductrice ... la liste de ses propriétés superlatives est longue.
Ce n'est pas, cependant, magnétique - une lacune qui a retardé son utilité en spintronique, un domaine émergent qui, selon les scientifiques, pourrait éventuellement réécrire les règles de l'électronique, conduisant à des semi-conducteurs plus puissants, ordinateurs et autres appareils.
Maintenant, une équipe de recherche internationale dirigée par l'Université de Buffalo fait état d'une avancée qui pourrait aider à surmonter cet obstacle.
Dans une étude publiée aujourd'hui dans la revue Lettres d'examen physique , les chercheurs décrivent comment ils ont associé un aimant avec du graphène, et induit ce qu'ils décrivent comme une "texture magnétique artificielle" dans le matériau merveilleux non magnétique.
« Indépendants les uns des autres, le graphène et la spintronique possèdent chacun un potentiel incroyable pour changer fondamentalement de nombreux aspects des affaires et de la société. Mais si vous pouvez mélanger les deux, les effets synergiques sont probablement quelque chose que ce monde n'a pas encore vu, " dit l'auteur principal Nargess Arabchigavkani, qui a effectué la recherche en tant que doctorant. candidat à l'UB et est maintenant associé de recherche postdoctoral à l'Institut polytechnique SUNY.
Les auteurs supplémentaires représentent UB, Institut de technologie du roi Mongkut Ladkrabang en Thaïlande, Université de Chiba au Japon, Université des sciences et technologies de Chine, Université du Nebraska Omaha, Université du Nebraska Lincoln, et l'Université d'Uppsala en Suède.
Pour leurs expériences, les chercheurs ont placé un aimant de 20 nanomètres d'épaisseur en contact direct avec une feuille de graphène, qui est une couche unique d'atomes de carbone disposés dans un réseau en nid d'abeilles bidimensionnel d'une épaisseur inférieure à 1 nanomètre.
"Pour vous donner une idée de la différence de taille, c'est un peu comme mettre une brique sur une feuille de papier, " déclare Jonathan Bird, auteur principal de l'étude, Doctorat., professeur et chaire de génie électrique à l'UB School of Engineering and Applied Sciences.
Les chercheurs ont ensuite placé huit électrodes à différents endroits autour du graphène et de l'aimant pour mesurer leur conductivité.
Les électrodes ont révélé une surprise :l'aimant a induit une texture magnétique artificielle dans le graphène qui a persisté même dans les zones du graphène éloignées de l'aimant. Mettre tout simplement, le contact intime entre les deux objets a provoqué un comportement différent du carbone normalement non magnétique, présentant des propriétés magnétiques similaires aux matériaux magnétiques courants comme le fer ou le cobalt.
De plus, il a été constaté que ces propriétés pouvaient surpasser complètement les propriétés naturelles du graphène, même en regardant à plusieurs microns du point de contact du graphène et de l'aimant. Cette distance (un micron est un millionième de mètre), bien qu'incroyablement petit, est relativement grand au microscope.
Les résultats soulèvent des questions importantes concernant les origines microscopiques de la texture magnétique dans le graphène.
Plus important encore, Oiseau dit, est la mesure dans laquelle le comportement magnétique induit résulte de l'influence de la polarisation du spin et/ou du couplage spin-orbite, qui sont des phénomènes connus pour être intimement liés aux propriétés magnétiques des matériaux et à la technologie émergente de la spintronique.
Plutôt que d'utiliser la charge électrique portée par les électrons (comme dans l'électronique traditionnelle), Les dispositifs spintroniques cherchent à exploiter la propriété quantique unique des électrons connue sous le nom de spin (qui est analogue à la rotation de la terre sur son propre axe). Spin offre la possibilité de regrouper plus de données dans des appareils plus petits, augmentant ainsi la puissance des semi-conducteurs, ordinateurs quantiques, dispositifs de stockage de masse et autres appareils électroniques numériques.
