Scienziati della Georgia State University e del Georgia Institute of Technology hanno trovato un nuovo modo per esaminare alcune proprietà degli elettroni nel grafene, un materiale molto sottile che potrebbe essere la chiave per le nuove tecnologie nell'informatica e in altri campi.

Ramesh Mani, professore associato di fisica alla GSU, lavorando in collaborazione con Walter de Heer, Professore di fisica dei Regents presso la Georgia Tech, misurato le proprietà di spin degli elettroni nel grafene, un materiale fatto di atomi di carbonio dello spessore di un solo atomo.

La ricerca è stata pubblicata questa settimana nella rivista solo online Comunicazioni sulla natura .

elettroni, che seguono orbite attorno al nucleo in atomi, hanno due caratteristiche importanti:carica e rotazione.

La carica elettrica è alla base della maggior parte dei dispositivi elettronici, ma lo spin – che Mani e collaboratori hanno esaminato con una nuova tecnica – costituisce la base di nuovi dispositivi “spintronici”, e può fungere da elemento costitutivo per nuovi computer in un campo chiamato calcolo quantistico, così come altre tecnologie.

Si pensa che il grafene sia un materiale chiave per i dispositivi spintronici, ma è così nuovo che gli scienziati devono eseguire molte ricerche su di esso per comprenderne le capacità. Lo studio GSU e Georgia Tech fa avanzare questa ricerca.

"Abbiamo provato a usare la resistenza elettrica per rilevare la risonanza di spin. Quando fai brillare le microonde sul dispositivo, e l'energia delle microonde è uguale all'energia di divisione dello spin, "Ha spiegato Mani.

"Il dispositivo assorbe l'energia delle microonde, e questo cambia la resistenza del dispositivo. Ma questo di solito è un effetto così piccolo che difficilmente ci si aspetta di vederlo. Fortunatamente, questo materiale ci ha permesso di vedere l'effetto. La misurazione elettrica della risonanza di spin è particolarmente utile per i dispositivi su scala nanometrica".

"Facendo una tale misurazione, possiamo misurare proprietà come l'energia di scissione dello spin, e il tempo di rilassamento della centrifuga direttamente, " continuò. "Ci sono state altre misurazioni, ma quelli sono stati un po' più indiretti."

Con il progresso nella misurazione delle proprietà dello spin di un elettrone nel grafene, consentirà agli scienziati di condurre ulteriori studi su questo nuovo materiale, offrendo ai ricercatori modi per ottimizzare il grafene per applicazioni spintroniche.

Mani ha osservato che gli esperimenti condotti alla GSU, erano molto laboriosi. La semplice creazione di grafene, che il laboratorio di de Heer ha realizzato, richiede molto tempo e un'esperienza enorme.

Le misurazioni utilizzano apparecchiature molto sofisticate, richiedendo ai ricercatori di immergere i campioni in elio liquido a temperature vicine allo zero assoluto, circa 460 gradi Fahrenheit sotto lo zero.

Atlanta è diventata un centro per la ricerca sul grafene, ha detto Mani.

"La confluenza delle capacità sperimentali disponibili ad Atlanta, un focolaio per la scienza e la tecnologia del grafene, reso possibile questo importante progresso nel mondo della fisica spintronica, " Lui ha spiegato.