I ricercatori dell'Istituto IMDEA-Nanociencia e delle Università Autonoma e Complutense di Madrid (Spagna) sono riusciti a conferire al grafene proprietà magnetiche. La svolta, pubblicato sulla rivista Fisica della natura , apre le porte allo sviluppo di dispositivi spintronici a base di grafene, questo è, dispositivi basati sullo spin o sulla rotazione dell'elettrone, e potrebbe trasformare l'industria elettronica.

Gli scienziati sapevano già che il grafene, un incredibile materiale formato da una maglia di atomi di carbonio esagonali, ha una conduttività straordinaria, proprietà meccaniche e ottiche. Ora è possibile dargli ancora una proprietà in più:magnetismo, implicando una svolta nell'elettronica.

Lo rivela lo studio che l'Istituto di studi avanzati di nanoscienze di Madrid (IMDEA-Nanociencia) e le università Autonoma Autonoma (UAM) e Complutense (UCM) di Madrid hanno appena pubblicato nel Fisica della natura rivista. I ricercatori sono riusciti a creare una superficie ibrida da questo materiale che si comporta come un magnete.

"Nonostante gli enormi sforzi compiuti fino ad oggi dagli scienziati di tutto il mondo, non è stato possibile aggiungere le proprietà magnetiche necessarie per sviluppare la spintronica basata sul grafene. Tuttavia questi risultati aprono la strada a questa possibilità, " evidenzia il Prof. Rodolfo Miranda, Direttore di IMDEA-Nanociencia.

La spintronica si basa sulla carica dell'elettrone, come nell'elettronica tradizionale, ma anche nel suo giro, che ne determina il momento magnetico. Un materiale è magnetico quando la maggior parte dei suoi elettroni ha lo stesso spin.

Poiché lo spin può avere due valori, il suo utilizzo aggiunge altri due stati all'elettronica tradizionale. Così, è possibile aumentare sia la velocità di elaborazione dei dati che la quantità di dati da archiviare su dispositivi elettronici, con applicazioni in settori quali telecomunicazioni, informatica, energia e biomedicina.

Per sviluppare un dispositivo spintronico a base di grafene, la sfida era 'magnetizzare' il materiale, e ricercatori di Madrid hanno trovato la strada attraverso il mondo quantistico e delle nanoscienze.

La tecnica prevede la crescita di un film di grafema ultra perfetto su un singolo cristallo di rutenio all'interno di una camera a vuoto ultra elevato in cui le molecole organiche di tetraciano-p-chinodimetano (TCNQ) vengono evaporate sulla superficie del grafema. TCNQ è una molecola che agisce come un semiconduttore a temperature molto basse in alcuni composti.

Osservando i risultati attraverso un microscopio a effetto tunnel (STM), gli scienziati rimasero sorpresi:le molecole organiche si erano organizzate e si distribuivano regolarmente su tutta la superficie, interagendo elettronicamente con il substrato grafene-rutenio.

"Abbiamo dimostrato in esperimenti come la struttura delle molecole TCNQ sul grafene acquisisce un ordine magnetico a lungo raggio, con elettroni posizionati in bande diverse a seconda del loro spin, " chiarisce il Prof. Amadeo L. Vázquez de Parga.

Nel frattempo, il suo collega Prof. Fernando Martin ha condotto studi di modellizzazione che hanno dimostrato che, sebbene il grafene non interagisca direttamente con il TCNQ, consente un trasferimento di carica altamente efficiente tra il substrato e le molecole TCNQ e consente alle molecole di sviluppare un ordine magnetico a lungo raggio.

Il risultato è un nuovo strato magnetizzato a base di grafene, che apre la strada alla creazione di dispositivi basati su quello che era già considerato il materiale del futuro, ma che ora può avere anche proprietà magnetiche.