Novo vyvinutý "graphone" robí spintronické zariadenia bližšie ako kedykoľvek predtým

Anonim

Novo vyvinutý "grafon " robí spontronické zariadenia bližšie ako kedykoľvek predtým

materiály

Dario Borghino

4. septembra 2009

2 obrázky

Znázornenie záznamového listu. Semihydrogenácia grafénu (vodíkové atómy sú biele bodky) spôsobuje, že materiál je feromagnetický

Tím vedcov z Univerzity Commonwealthu vo Virgínii, Pekinskej univerzity v Pekingu, Čínskej akadémie vied a Univerzity Tohoku v Japonsku navrhol nový magnetický nanomateriál na báze grafitu, ktorý sa chová ako polovodič a mohol by byť veľmi dôležitý pre prebiehajúci výskum oblasti spintroniky.

Spintronika alebo magnetoelektronika je vznikajúca technológia, ktorá využíva rotáciu elektrónov spolu s ich elektrickým nábojom na ukladanie a prenos informácií v digitálnej podobe. Pretože elektronické odstreďovanie je úzko spojené s magnetizmom, techniky, ktoré sa pokúšajú manipulovať s týmito časticami, musia vykazovať silné a vysoko kontrolovateľné magnetické vlastnosti.

Grafen: možná náhrada za kremík?

Prvýkrát izolovaný anglickými a ruskými vedcami v roku 2004, grafen je jednosýtna hrubá vrstva atómov uhlíka husto zabalená do plástovej štruktúry s jedinečnými mechanickými a elektronickými vlastnosťami.

Grafen má pevnosť 200 krát vyššiu ako oceľ a preukázala vynikajúcu voľbu vo výrobe vysoko odolných nanočubíc uhlíka, ktoré sa rýchlo stali jednou z hlavných výskumných oblastí dnešnej nanotechnológie.

Ale grafén tiež vykazuje vynikajúce elektrické vlastnosti, ktoré ako kremík možno presne kontrolovať pridaním stopových koncentrácií nečistôt. Takéto nečistoty vytvárajú chemické väzby s existujúcou atómovou štruktúrou a uvoľňujú elektricky nabité častice - buď negatívne nabité elektróny alebo pozitívne nabité "elektronické otvory" -, ktoré menia vodivosť materiálu.

To robí grafenu vhodným pre množstvo aplikácií v elektronike, a to najmä v integrovaných obvodoch, kde kvôli tomuto a mnohým ďalším unikátnym vlastnostiam má potenciál stať sa vynikajúcou náhražkou kremíka.

Grafón, uhlíková vrstva s krútením

Ako bolo vysvetlené vyššie, na to, aby sa spintronika úplne rozkvitla, musí existovať spôsob, ako presne manipulovať s rotáciou elektrónov. Pretože magnetizmus a elektronický spin sú tak úzko späté, pomocou magnetického materiálu je možno najprirodzenejší spôsob riešenia problému.

Medzinárodný tím nedávno navrhol materiál, ktorý pridáva magnetizmus ku vlastnostiam grafenu pri zachovaní jeho štruktúrnej integrity a väčšiny jeho elektrických vlastností. Takzvaný "graphone" je preto veľmi silným kandidátom na budúce aplikácie v spintronike.

"Nový materiál, ktorý predpovedáme, graphene, robí magnetické grapény jednoducho tým, že kontroluje množstvo vodíka - v podstate to, koľko vodíka je kladené na grapén. Vyhýbajú sa predchádzajúcim ťažkostiam spojeným s syntézou magnetického grafenu, " uviedol profesor Puru Jena, ktorá bola súčasťou tímu, vysvetlila.

Tento prístup je v skutočnosti celkom odlišný od iných nanostruktúr grafénu, ako sú jednorozmerné nanoribóny a dvojrozmerné nanohole, kde hrany cikcaku sú potrebné pre magnetizmus, ako je vysvetlené v článku napísanom skupinou a publikované v poslednom vydaní časopisu Nano Písmená .

Výskum bol založený Národnou nadáciou pre prírodné vedy Číny, Národnou vedeckou nadáciou a Ministerstvom energetiky USA.

cez VCU

Graphone list

Znázornenie záznamového listu. Semihydrogenácia grafénu (vodíkové atómy sú biele bodky) spôsobuje, že materiál je feromagnetický