09/05/2013 - Magnetisches Potenzial für Graphen, eine neue Tür zur Elektronik der Zukunft

Menéame

Forscher Institut Imdea-Nanowissenschaften und Universitäten Autonome und Complutense de Madrid Sie haben es geschafft, das Grafen mit magnetischen Eigenschaften auszustatten. Der Fortschritt, der die Zeitschrift veröffentlicht Nature Physics, öffnet die Tür für die Entwicklung von Geräten spintronische Grafen, d. h. auf der Grundlage des Elektronspins oder der Elektrondrehung, was die Elektronikindustrie verändern kann.

Die Wissenschaftler wussten bereits, dass Grafen, ein unglaubliches Material, das aus einem sechseckigen Kohlenstoffnetz besteht, außergewöhnliche leitfähige, mechanische und optische Eigenschaften aufweist. Jetzt kann man ihm noch einen geben: den Magnetismus, was einen großen Fortschritt in der Elektronik bedeutet.

Das zeigt die Studie, die ein Team des Madrilienischen Instituts für Fortgeschrittene Studien in Nanowissenschaften (Imdea-Nanociencia) und der autonomen und Complutense-Universitäten in Madrid gerade in der Zeitschrift Nature Physics. Die Forscher haben es geschafft, mit diesem Material eine hybride Oberfläche zu schaffen, die sich wie ein Magnet verhält.

Computerisierte Simulation von TCNQ-Molekülen auf der Grafenschicht, wo sie eine magnetische Reihenfolge erwerben. / Imdea-Nanowissenschaften

"Obwohl Wissenschaftler aus aller Welt bisher große Anstrengungen unternommen haben, war es nicht möglich, die notwendigen magnetischen Funktionen für die Entwicklung einer Grafen-basierten Spintronie hinzuzufügen, aber diese Ergebnisse öffnen die Tür zu dieser Möglichkeit," betont Rodolfo Miranda, Direktor von Imdea-Nanociencia und verantwortlich für die Forschung.

La Spintron Es basiert auf der Ladung des Elektrons - wie der traditionellen Elektronik -, aber auch auf seinem Spion. Das kann man sich vorstellen, wie das Drehen eines Elektrons, das seinen magnetischen Moment bestimmt. Ein Material ist magnetisch, wenn die meisten Elektronen denselben Spion haben.

Da der Sphin zwei Werte annehmen kann, fügt seine Verwendung zwei weitere Zustände der traditionellen Elektronik hinzu. Dadurch werden sowohl die Datenverarbeitungsrate als auch die Datenmenge, die auf elektronischen Geräten gespeichert werden kann, mit Anwendungen in Bereichen wie Telekommunikation, Informatik, Energie und Biomedizin multipliziert.

Um eine Graphen-basierte Spintronik zu entwickeln, war die Herausforderung, dieses Material "magnetisch" zu machen, und die Forscher aus Madrid haben den Weg gefunden, indem sie in die Nano- und Quantenwelt hinabstiegen.

Die Technik besteht darin, eine Grafenschicht auf einem Metallglas aus Ruthenium innerhalb einer Ultra-Vakuumkammer. Dann verdampfen sie über organische Tetracyanmoleküle...p-Chinodimethan (TCNQ), ein gasförmiger Stoff, der bei niedrigen Temperaturen wie ein Halbleiter wirkt.

Die Wissenschaftler waren überrascht, als sie die Ergebnisse mit einem starken Tunneleffektmikroskop beobachteten: Die organischen Moleküle wurden allein organisiert und in regelmäßigen Abständen durch elektronische Interaktion mit dem Grafen-Rutenium-Substrat verteilt.

 "Wir haben experimentell festgestellt, dass die Struktur der TCNQ-Moleküle auf dem Grafen eine lange magnetische Ordnung - auf der ganzen Oberfläche - mit Elektronen in verschiedenen Bändern nach ihrem Sphin - erwirbt," sagt Amadeo L. Vázquez de Parga, ein weiterer Autor.

Durch Modellierungsstudien hat sich gezeigt, dass Grafen diese magnetische Periodizität der TCNQ-Moleküle fördert. Obwohl sie nicht direkt mit ihnen interagiert, ermöglicht sie doch eine sehr effiziente Lastübertragung zwischen diesen und dem metallischen Substrat.

Das Ergebnis ist eine neue Magnetschicht auf der Grundlage von Grafen, die die Möglichkeit eröffnet, Geräte zu erstellen, die bereits als Material der Zukunft angesehen wurden, die aber jetzt auch magnetische Funktionen haben kann.

Bibliographische Referenz:

Manuela Garnica, Daniele Stradi, Sara Barja, Fabian Calleja, Cristina Díaz, Manuel Alcamí, Nazario Martín, Amadeo L. Vázquez de Parga, Fernando Martín, Rodolfo Miranda. “Long-range magnetic order in a purely organic 2D layer adsorbed on epitaxial grapheme”. Nature Physics, 28. April 2013. Doi:10.1038/nphys2610.

Diese Arbeit ist das Ergebnis der Dissertation von Manuela Garnica, der Hauptautorin der Arbeit, an der Autonomen Universität Madrid und Imdea-Nanociencia, einer der wenigen Orte der Welt mit Postgraduiertenprogrammen in Grafen.

_________________________________________

Imdea-Nanowissenschaft/SINC

El Instituto de Materiales Avanzados (INAM) de la Universitat Jaume I de Castellón programó para el 1 de octubre de 2026 su VII Jornada de Transferencia Tecnológica UCIE-INAM, bajo el lema «De la investigación básica al producto comercial». La convocatoria se centró en acercar los resultados de la investigación a empresas, profesionales y agentes de innovación. Del laboratorio a las...

La Asociación de Ingenieros Aeronáuticos de España, en colaboración con el Colegio Oficial de Ingeniería Industrial de Álava, organizó hoy viernes 23 de octubre de 2026 la Conferencia Heraclio Alfaro 2026, centrada en el desarrollo de la industria aeronáutica vasca y su proyección internacional. Industria, liderazgo y cadena de suministro La conferencia lleva por título «Juan Ignacio (Iñaki) López Gandásegui:...

Investigadores de la Universidad Miguel Hernández de Elche (UMH) presentaron el proyecto COGNITRAIN, una propuesta de entrenamiento cognitivo que combina inteligencia artificial, registro de actividad cerebral y aplicaciones interactivas. La iniciativa se orienta especialmente a personas mayores y explora formas de hacer más accesibles estas tecnologías. Cómo funciona la tecnología El sistema utiliza electroencefalografía (EEG), una técnica no invasiva que...

Oracle acaba de emitir una alerta de seguridad para corregir la vulnerabilidad CVE-2026-91403, que afecta al componente Java Secure Socket Extension (JSSE) de versiones concretas de Oracle Java SE y GraalVM. La compañía le asigna una puntuación de 9,1 sobre 10 en CVSS 3.1. La matriz de riesgo señala que la vulnerabilidad puede explotarse por red sin autenticación y que,...

Acuerdo provisional sobre el mercado europeo de carbono El Consejo de la Unión Europea y el Parlamento Europeo alcanzaron el 20 de octubre de 2026 un acuerdo político provisional para modificar las reglas de invalidación de derechos de emisión en la Reserva de Estabilidad del Mercado (MSR), integrada en el régimen de comercio de derechos de emisión de la Unión...