Il grafene è incredibilmente forte, leggero, conduttivo ... l'elenco delle sue proprietà superlative continua.

Non è, però, magnetico, un difetto che ha ridotto la sua utilità nella spintronica, un campo emergente che, secondo gli scienziati, potrebbe alla fine riscrivere le regole dell'elettronica, portando a semiconduttori più potenti, computer e altri dispositivi.

Ora, un team di ricerca internazionale guidato dall'Università di Buffalo sta segnalando un progresso che potrebbe aiutare a superare questo ostacolo.

In uno studio pubblicato oggi sulla rivista Lettere di revisione fisica , i ricercatori descrivono come hanno accoppiato un magnete con il grafene, e indotto ciò che descrivono come "struttura magnetica artificiale" nel materiale meraviglioso non magnetico.

"Indipendenti l'uno dall'altro, Il grafene e la spintronica possiedono ciascuno un incredibile potenziale per cambiare radicalmente molti aspetti del business e della società. Ma se riesci a fondere i due insieme, è probabile che gli effetti sinergici siano qualcosa che questo mondo non ha ancora visto, ", afferma l'autore principale Nargess Arabchigavkani, che ha svolto la ricerca come Ph.D. candidato all'UB ed è ora associato di ricerca post-dottorato presso il SUNY Polytechnic Institute.

Ulteriori autori rappresentano UB, Istituto di tecnologia del re Mongkut Ladkrabang in Thailandia, Università di Chiba in Giappone, Università della Scienza e della Tecnologia della Cina, Università del Nebraska Omaha, Università del Nebraska Lincoln, e l'Università di Uppsala in Svezia.

Per i loro esperimenti, i ricercatori hanno posizionato un magnete spesso 20 nanometri a diretto contatto con un foglio di grafene, che è un singolo strato di atomi di carbonio disposti in un reticolo a nido d'ape bidimensionale di spessore inferiore a 1 nanometro.

"Per darti un'idea della differenza di dimensioni, è un po' come mettere un mattone su un foglio di carta, ", afferma l'autore senior dello studio Jonathan Bird, dottorato di ricerca, professore e cattedra di ingegneria elettrica presso la UB School of Engineering and Applied Sciences.

I ricercatori hanno quindi posizionato otto elettrodi in punti diversi attorno al grafene e al magnete per misurarne la conduttività.

Gli elettrodi hanno rivelato una sorpresa:il magnete ha indotto una trama magnetica artificiale nel grafene che persisteva anche in aree del grafene lontane dal magnete. In poche parole, il contatto intimo tra i due oggetti ha fatto sì che il carbonio normalmente non magnetico si comportasse in modo diverso, esibendo proprietà magnetiche simili a materiali magnetici comuni come ferro o cobalto.

Inoltre, si è scoperto che queste proprietà potevano sopraffare completamente le proprietà naturali del grafene, anche guardando a diversi micron di distanza dal punto di contatto del grafene e del magnete. Questa distanza (un micron è un milionesimo di metro), mentre incredibilmente piccolo, è relativamente grande microscopicamente parlando.

I risultati sollevano importanti questioni relative alle origini microscopiche della trama magnetica nel grafene.

Più importante, Uccello dice, è la misura in cui il comportamento magnetico indotto deriva dall'influenza della polarizzazione di spin e/o dell'accoppiamento spin-orbita, che sono fenomeni noti per essere intimamente connessi alle proprietà magnetiche dei materiali e alla tecnologia emergente della spintronica.

Piuttosto che utilizzare la carica elettrica trasportata dagli elettroni (come nell'elettronica tradizionale), i dispositivi spintronici cercano di sfruttare la proprietà quantistica unica degli elettroni nota come spin (analogo alla rotazione della terra sul proprio asse). Spin offre la possibilità di impacchettare più dati in dispositivi più piccoli, aumentando così la potenza dei semiconduttori, computer quantistici, dispositivi di archiviazione di massa e altri dispositivi elettronici digitali.