09/05/2013 - Potentiel magnétique pour le graphène, une nouvelle porte à l'électronique du futur

Menéame

Enquêteurs Institut Imdea-Nanoscience et les universités Autónoma y Complutense de Madrid ont réussi à doter le graphène de propriétés magnétiques. Le progrès, qui publie le magazine Nature Physics, ouvre la porte au développement de dispositifs de grafène phénitronique, c’est-à-dire sur la base de l’espionnage ou de la rotation de l’électron, ce qui peut transformer l’industrie électronique.

Les scientifiques savaient déjà que le grafène, un matériau incroyable composé d’un maillage d’hexagones de carbone, présente des propriétés conductrices, mécaniques et optiques extraordinaires. Maintenant, on peut lui en donner une autre: le magnétisme, ce qui implique une avancée en électronique.

C’est ce que montre l’étude qu’une équipe de l’Institut Madrileño de Estudios Avanzados en Nanosciencia (Imdea-Nanosciencia) et des universités Autonoma y Complutense de Madrid vient de publier dans le magazine Nature Physics. Les chercheurs ont réussi à créer avec ce matériau une surface hybride qui se comporte comme un aimant.

Simulation informatisée des molécules de TCNQ sur la couche de graphène, où elles acquièrent un ordre magnétique. / Imdea-Nanoscience

"Malgré les efforts considérables déployés jusqu'à présent par des scientifiques du monde entier, il n’y avait pas moyen d’ajouter les fonctionnalités magnétiques nécessaires au développement d’une spironomie basée sur le grafène, mais ces résultats ouvrent la porte à cette possibilité," souligne Rodolfo Miranda, directeur d’Imdea-Nanoscience et responsable de la recherche.

La spiritronique est basé sur la charge de l’électron - comme l’électronique traditionnelle - mais aussi sur son espion. On peut imaginer que le sens de la rotation d’un électron, ce qui détermine son moment magnétique. Un matériau est magnétique quand la plupart de ses électrons ont le même espion.

Comme l’espion peut prendre deux valeurs, son utilisation ajoute deux autres états à l’électronique traditionnelle. Cela multiplie la vitesse de traitement de l’information et la quantité de données qui peuvent être stockées sur les appareils électroniques, avec des applications dans des domaines tels que les télécommunications, l’informatique, l’énergie et la biomédecine.

Afin de développer une épineuse basée sur le graphène, le défi était de " faire de ce matériau magnétique " et les chercheurs madrilènes ont trouvé le chemin en descendant dans le monde nanométrique et quantique.

La technique consiste à faire croître une couche de grafène sur un verre métallique de ruthène à l’intérieur Caméra ultra haute vide. Ensuite, ils s’évaporent sur des molécules organiques de tétracyclohexane-p-quinodiméthène (TCNQ), une substance gazeuse agissant comme un semi-conducteurs à basse température.

En observant les résultats avec un puissant microscope à effet tunnel, les scientifiques ont été surpris: les molécules organiques étaient organisées seules et régulièrement distribuées en interagir électroniquement avec le substrat de graféno-tuthène.

 "Nous avons constaté expérimentalement que la structure de molécules de TCNQ acquiert sur le grafène un ordre magnétique à longue portée - sur toute la surface - avec des électrons situés dans différentes bandes selon son espion," précise Amadeo L. Vasquez de Parga, un autre des auteurs.

Des études de modélisation ont montré que le graphène favorise cette périodicité magnétique des molécules de TCNQ. Bien qu’elle n’interagisse pas directement avec elles, elle permet un transfert de charge très efficace entre celles-ci et le substrat métallique.

Le résultat est une nouvelle couche aimantée basée sur le graphène, ce qui ouvre la possibilité de créer des dispositifs basés sur lesquels on considérait déjà le matériel du futur, mais qui peut maintenant avoir des fonctionnalités magnétiques.

Référence bibliographique:

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, le 28 avril 2013. Doi:10.1038/nphys2610.

Ce travail est le fruit de la thèse de doctorat de Manuela Garnica, auteur principale du travail, à l’Université autonome de Madrid et Imdea-Nanoscience, l’un des rares endroits du monde avec des programmes de troisième cycle en graphène.

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Imdea-Nanoscience/ SINC

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