abril 19, 2021

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Los investigadores han creado un “tejido magnético artificial” en grafeno

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Un equipo de investigación internacional dirigido por la Universidad de Buffalo anunció un avance que podría ayudar a otorgar propiedades magnéticas al grafeno. En su trabajo, los investigadores describen cómo emparejaron imanes con grafeno e indujeron lo que describen como “tejido magnético sintético” en el material no magnético.

La imagen muestra ocho electrodos alrededor de un imán de 20 nm de espesor (rectángulo blanco) y grafeno (línea de puntos blancos). Crédito: Universidad de Buffalo.

“Independientes entre sí y grafeno Spentronics Todos ellos poseen un potencial asombroso para cambiar fundamentalmente muchos aspectos de los negocios y la sociedad. Pero si puedes fusionar los dos, entonces los efectos sinérgicos son probablemente algo que este mundo aún no ha visto ”, dice el autor principal Narges Arabshijavkani, quien realizó la investigación como candidato a doctorado en la Universidad de Buffalo y ahora es investigador postdoctoral. en el Instituto de Arte de la Universidad Estatal de Nueva York. Aplicado.

Para sus experimentos, los investigadores colocaron un imán de 20 nanómetros de espesor en contacto directo con una hoja de grafeno. “Para darte una idea de la diferencia de tamaño, es un poco como poner un ladrillo en una hoja”, dice Jonathan Beard, autor principal del estudio, profesor y presidente del departamento de ingeniería eléctrica de la Facultad de Ingeniería de la UB y Ciencias Aplicadas.

Luego, los investigadores colocaron ocho electrodos en diferentes lugares alrededor del grafeno y los imanes para medir su conductividad.

Los electrodos revelaron una sorpresa: el imán creó una tela magnética artificial en grafeno que persistió incluso en las regiones de grafeno más alejadas del imán. En pocas palabras, el contacto íntimo entre los dos cuerpos hizo que el carbono natural no magnético se comportara de manera diferente, exhibiendo propiedades magnéticas similares a los materiales magnéticos comunes como el hierro o el cobalto.

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Además, se ha descubierto que estas propiedades pueden superar por completo las propiedades naturales del grafeno, incluso cuando se mira a varias micras del punto de contacto entre el grafeno y el imán. Esta distancia (un micrón es una millonésima parte de un metro), aunque increíblemente pequeña, microscópicamente relativamente grande.

Los resultados de este trabajo plantean cuestiones importantes sobre los microorígenes del tejido magnético en el grafeno.

Lo más importante, dice Beard, es la medida en que el comportamiento magnético inducido surge del efecto de la polarización de espín y / o el acoplamiento espín-órbita, fenómenos que se sabe están estrechamente relacionados con las propiedades magnéticas de los materiales y con la tecnología emergente de la espintrónica.

En lugar de utilizar la carga eléctrica transportada por los electrones (como en la electrónica convencional), los dispositivos electrónicos de rayos X buscan explotar la propiedad cuántica única del electrón conocida como espín (que es análoga a la rotación de la Tierra alrededor de su eje). Spin ofrece la capacidad de agregar más datos en dispositivos más pequeños, lo que aumenta la potencia de semiconductores, computadoras cuánticas, dispositivos de almacenamiento masivo y otros dispositivos electrónicos digitales.

Los autores adicionales del estudio son UB, el Instituto de Tecnología King Mongkut Ladkrabang en Tailandia, la Universidad de Chiba en Japón, la Universidad de Ciencia y Tecnología en China, la Universidad de Nebraska Omaha, la Universidad de Nebraska-Lincoln y la Universidad de Uppsala en Suecia.

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