Grafen to płaski materiał złożony z sześciokątów węglowych, kształtem zbliżony do plastra miodu. Ponieważ ma jednoatomową grubość, jest uważany za najlżejszy i najmocniejszy ze wszystkich znanych materiałów dwuwymiarowych. W 2018 r. fizycy z Uniwersytetu Petersburskiego zmodyfikowali grafen i nadali mu właściwości kobaltu i złota. W interakcji z tymi metalami grafen częściowo przejmuje ich właściwości.
Czytaj też: Grafen jak kamień filozoficzny. Nie uwierzysz, co potrafi dodany do roztworu
Teraz ten sam zespół badawczy zsyntetyzował grafen z porządkiem ferrimagnetycznym. Szczegóły opisano w czasopiśmie Physical Review Letters.
Ferrimagnetyzm w grafenie
Ferrimagnetyzm to specjalna właściwość, która polega na tym, że poniżej tzw. temperatury Néela pojawia się spontaniczny magnetyzm przy braku zewnętrznego pola magnetycznego. Ponownie jak w badaniach sprzed 4 lat, także teraz wykorzystano podłoże wykonane z cienkiej warstwy kobaltu i stopu złota.
Czytaj też: Grafen kluczem do budowy chipów przyszłości? Będą działać podobnie do ludzkiego mózgu
Pod grafenem zaobserwowano tzw. pętle dyslokacyjne – regiony o mniejszej gęstości atomów kobaltu, do których przybliżyły się atomy złota. Zgodnie z obowiązującym stanem wiedzy, wydawało się, że grafen może być namagnesowany tylko w sposób jednorodny. Teraz rosyjscy fizycy wykazali, że możliwe jest kontrolowanie namagnesowania poszczególnych atomów.
Jest to istotne odkrycie, ponieważ wszystkie urządzenia elektroniczne wykorzystują ładunki elektryczne i wiążą się z wytwarzaniem ciepła podczas przepływu prądu. Nasze badania pozwolą w końcu na przesyłanie informacji w postaci prądów spinowych. To nowa generacja elektroniki, zasadniczo inna logika i nowe podejście do rozwoju technologii, która zmniejsza zużycie energii i zwiększa szybkość przesyłania informacji. Dr Artem Rybkin z Uniwersytetu Petersburskiego
Spin to moment pędu cząstki, wynikający z jej natury kwantowej. W klasycznej fizyce moment pędu to konsekwencja ruchu ciał w przestrzeni, natomiast spin to wewnętrzna właściwość cząstki (jak ładunek elektryczny). Wszystkie rodzaje cząstek elementarnych mają właściwe sobie spiny. Cząstki złożone (np. jądra atomów) mają spin będący sumą wektorową spinów wchodzących w skład jego cząstek elementarnych. Spiny elektronów odgrywają kluczową rolę w wywoływaniu magnetyzmu. Spintronika to odmiana elektroniki, w której nośnikiem informacji są nie tyle zmiany w przepływie prądu, a spin elektronu.
