17/12/2014 - Les îles de plomb dans une mer de graphène magnétisent le matériel du futur

Menéame

Trois chercheurs Donostia International Physics Center (DIPC) Centre de physique des matériaux (CFM) − Centre mixte CSIC-UPV/EHU - de Donostia-San Sebastian, en collaboration avec d’autres chercheurs du IMDEA Nanoscience et le Instituto de Ciencia de Materialos de Madrid (CSIC) décrit cette semaine dans le magazine Nature Physics comment créer un champ magnétique puissant avec le grafène. Le secret est d’intercaler des atomes ou des îles de plomb sous la mer d’hexagones de carbone qui constituent le grafène. De cette façon, il y a une interaction gigantesque entre deux caractéristiques des électrons: leur espion ou leur tour - un petit 'aimant' associé à leur rotation - et leur orbite, le mouvement qui suit autour du noyau.

" Cette interaction espion-orbite est un million de fois plus intense que celle intrinsèque du graphène, nous obtenons donc une propriété révolutionnaire qui pourrait avoir des applications importantes, par exemple dans le stockage des données," souligne Rodolfo Miranda, directeur de IMDEA Nanoscience et responsable de la recherche.

Pour obtenir cet effet, les scientifiques ont déposé une couche de plomb sur une autre de graphène, qui a été augmentée, à son tour, sur un verre d’iridium. Dans cette configuration, le plomb forme des "îles" sous le graphène et les électrons de ce matériau bidimensionnel se comportent comme s’ils étaient en présence d’un champ magnétique d’une ampleur énorme, de sorte que leurs états quantiques accessibles sont discrets (non continus) et que la polarisation d’espion peut être contrôlée.

Spintronique

Ces jours-ci, le Prix Nobel de physique, Albert Fert, visite le DIPC, où il organise un séminaire à la communauté scientifique sur les derniers développements en spintronique. Laspiritronique est une nouvelle technologie qui utilise l’espion magnétique des électrons pour stocker des bits d’information. La découverte de la magnétisme géante, une découverte qui valait le prix Nobel de physique pour Peter Grümberg et Albert Fert en 2007. Il s’agit d’un effet qui provoque de grands changements dans la résistance électrique des matériaux fins et a conduit au développement de composants aussi variés que les têtes de lecture des disques durs ou les capteurs des airbags.

La première génération d’appareils réfléchissants ou magnéto-résistifs a été basée sur l’effet des matériaux magnétiques sur l’espionnage des électrons, et une deuxième génération est déjà en cours, dans laquelle s’inscrit la nouvelle étude, où l’interaction espion-orbite elle-même des électrons agit sur eux comme s’il y avait un champ magnétique extérieur réel, même s’il n’y en avait pas.

L’utilisation du graphène comme composant actif dans la spiritronique est l’un des objectifs fondamentaux du grand projet. Graphene Flagship de l’Union européenne. L’objectif ultime des scientifiques est de contrôler à volonté le type d’espion dans les électrons dans ce nouveau matériau pour l’appliquer sur les dispositifs électroniques du futur.

Dans la mer de graphène (sur un verre d’iridium), l’interaction espion-orbite des électrons est beaucoup plus faible que celle créée par l’intercalation d’une île de plomb. Image: IMDEA Nanoscience, ICMM, CFM (CSIC-UPV/EHU) and DIPC.

Publication de référence:

Spatial variation of a giant spin-orbit effect induces electron confinement in graphene on Pb islands. Fabian Calleja, Héctor Ochoa, Manuela Garnica, Sara Barja, Juan Jesús Navarro, Andrés Black, Mikhail M. Otrokov, Evgueni V. Chulkov, Andrés Arnau, Amadeo L. Vázquez de Parga, Francisco Guinea, Rodolfo Miranda.

Nature Physics (15/12/2014) DOI: 10.1038/nphys3173

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Donostia International Physics Center

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