Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Ołowiowe nanowyspy w morzu grafenu - materiał magnetyczny przyszłości?

ghost666 08 Sty 2015 13:43 2376 0
  • Ołowiowe nanowyspy w morzu grafenu - materiał magnetyczny przyszłości? Hiszpańscy naukowcy odkryli, iż jeżeli umieści się w arkuszu grafenu atomy ołowiu, to na skutek oddziaływania spinu elektronów z ruchami orbitali w tym materiale, wygenerowane zostanie ogromne pole magnetyczne. Własność ta ma spore implikacje w zakresie spintroniki. Ta gałąź nauki jest jednym z nowych, ciekawych tematów, jakie promowane są w Unii Europejskiej, gdyż z jej wykorzystaniem możliwe ma być stworzenie nowych systemów komputerowych o ogromnej wydajności.

    Grafen od dawna uważany jest za materiał przyszłości z uwagi na swoje wybitne własności optyczne, elektryczne i mechaniczne. Szczególnie istotną cechą jest bardzo szybkie przewodzenie elektronów w tym materiale dwuwymiarowym. Nie wykazuje on jednakże własności magnetycznych, więc nie istnieje żadna możliwość manipulacji płynących w nim elektronów ani innych jego własności. Uniemożliwiało to wykorzystanie tego materiału w systemach magnetoelektrycznych, ale dzięki badaniom zespołu naukowców z Hiszpanii, ma się to zmienić.

    Zespół naukowy, składający się z pracowników IMDEA Nanoscience, Autonomicznego Uniwersytetu w Madrycie, Madryckiego Instytutu Nauk Materiałowych (CSIC) oraz Uniwersytetu Kraju Basków, opublikował ostatnio w prestiżowym Nature Physics, metodę na wygenerowanie potężnego pola magnetycznego w grafenie, wykorzystując do tego opracowany przez siebie nowy materiał. Publikacja dostępna jest tutaj http://www.nature.com/nphys/journal/v11/n1/full/nphys3173.html..

    Sekretem opracowanego materiału są interkalowane w strukturze grafenu nanowyspy wykonane z ołowiu. Wprowadzenie ich do struktury powoduje silną interakcję pomiędzy dwoma cechami elektronów: ich spinem - niewielkim polem magnetycznym, wynikającym z ich rotacji - i orbitalem, czyli ruchem elektronów dookoła jądra atomowego.

    "Interakcja spin-orbita jest milion razy intensywniejsza niż w grafenie, co tłumaczy, czemu otrzymano tak rewolucyjny materiał, mogący mieć zastosowanie na przykład w elektronice do przechowywania danych" - tłumaczy Rodolfo Miranda, dyrektor IMDEA Nanoscience i kierownik projektu, zajmującego się opisanymi badaniami.

    Aby otrzymać ten rewolucyjny materiał, naukowcy umieścili na warstwie grafenu wyhodowanego na krysztale irydu, warstwę ołowiu. Powoduje to, iż ołów formuje wyspy poniżej warstwy grafenu, a elektrony tego materiału zaczynają zachowywać się jak w ogromnym polu magnetycznym porównywalnym do umieszczenia ich w polu o natężeniu 80 Tesli.





    Kontrola ruchu na obu pasach

    "Najważniejszym jest fakt, iż w tych warunkach niektóre stany elektronowe w materiale są topologicznie izolowane; innymi słowy są odporne na defekty, nieczystości czy zaburzenia geometrii struktury" - tłumaczy Miranda, który daje prosty przykład takiego działania: "Jeśli porównamy to do ruchu drogowego, to w klasycznym materiale spintroniczynym, samochody jadą pojedynczym pasem jezdni, co powoduje, iż czasami zdarzają się wypadki czy stłuczki. Z kolei w nowym materiale mamy możliwość kontrolowania ruchu w dwóch odseparowanych od siebie pasach ruchu, co powoduje, iż nie następują kolizje samochodów".

    Spintronika to nowa technologia, która wykorzystuje magnetyczny spin elektronów do przechowywania bitów informacji. Dziedzina ta narodziła się wraz z odkryciem gigantycznego magnetooporu, za co Peter Grümberg i Albert Fert otrzymali w 2007 roku nagrodę Nobla. Efekt ten powoduje ogromne zmiany rezystancji elektrycznej w wielowarstwowych materiałach w polu magnetycznym. Jego odkrycie pozwoliło na stworzenie lub udoskonalenie tak różnych elementów, jak głowice magnetyczne dysków twardych czy sensory w poduszkach powietrznych.

    Pierwsza generacja elementów spintronicznych czy magnetooporowych oparta była o wpływ materiałów magnetycznych na spin elektronów. Jednakże druga generacja, która już funkcjonuje i inspiruje badania jak te opisywane tutaj, opiera się o interakcję własnych spinów elektronu z orbitalem, co powoduje iż zachowuje się on jak by był w polu magnetycznym, nawet gdy w nim nie jest.

    Wykorzystanie grafenu jako aktywnego składnika układów spintronicznych jest jednym z fundamentalnych celów, jakie stawia sobie projekt Unii Europejskiej "Graphene Flagship" (ang. Grafenowy okręt flagowy). Za docelowy punkt prowadzonych badań naukowcy stawiają sobie świadome i celowe kontrolowanie spinów elektronowych w tego typu nowym materiale, co pozwoli na wykorzystanie tych systemów w elektronice przyszłości.

    Źródło:

    http://phys.org/news/2014-12-islands-sea-graphene-magnetize-material.html#jCp

  Szukaj w 5mln produktów