Grafene, un foglio spesso un atomo di atomi di carbonio disposti in un reticolo esagonale, ha molte proprietà desiderabili. Il magnetismo purtroppo non è uno di questi. Il magnetismo può essere indotto nel grafene drogandolo con impurità magnetiche, ma questo doping tende a distruggere le proprietà elettroniche del grafene.

Ora un team di fisici dell'Università della California, Riverside ha trovato un modo ingegnoso per indurre il magnetismo nel grafene preservando allo stesso tempo le proprietà elettroniche del grafene. Ci sono riusciti avvicinando un foglio di grafene a un isolante magnetico, un isolante elettrico con proprietà magnetiche.

"Questa è la prima volta che il grafene è stato reso magnetico in questo modo, " disse Jing Shi, professore di fisica e astronomia, il cui laboratorio ha condotto la ricerca. "Il grafene magnetico acquisisce nuove proprietà elettroniche in modo che possano sorgere nuovi fenomeni quantistici. Queste proprietà possono portare a nuovi dispositivi elettronici più robusti e multifunzionali".

La scoperta ha il potenziale per aumentare l'uso del grafene nei computer, come nei chip dei computer che utilizzano la rotazione elettronica per memorizzare i dati.

I risultati dello studio sono apparsi online all'inizio di questo mese in Lettere di revisione fisica .

L'isolante magnetico usato da Shi e dal suo team era il granato di ferro ittrio cresciuto mediante epitassia con raggio molecolare laser nel suo laboratorio. I ricercatori hanno posizionato un foglio di grafene a strato singolo su uno strato atomicamente liscio di granato di ferro ittrio. Hanno scoperto che il granato di ferro ittrio magnetizzava il foglio di grafene. In altre parole, il grafene prende semplicemente in prestito le proprietà magnetiche dal granato di ferro ittrio.

Le sostanze magnetiche come il ferro tendono a interferire con la conduzione elettrica del grafene. I ricercatori hanno evitato quelle sostanze e hanno scelto il granato di ferro ittrio perché sapevano che funzionava come isolante elettrico, il che significava che non avrebbe interrotto le proprietà di trasporto elettrico del grafene. Non drogando il foglio di grafene ma semplicemente posizionandolo sullo strato di granato di ferro ittrio, hanno assicurato che le eccellenti proprietà di trasporto elettrico del grafene rimanessero invariate.

Nei loro esperimenti, Shi e il suo team hanno esposto il grafene a un campo magnetico esterno. Hanno scoperto che la tensione di Hall del grafene - una tensione nella direzione perpendicolare al flusso di corrente - dipendeva linearmente dalla magnetizzazione del granato di ferro ittrio (un fenomeno noto come effetto Hall anomalo, visto in materiali magnetici come ferro e cobalto). Ciò ha confermato che il loro foglio di grafene era diventato magnetico.