Uusia eväitä spintroniikalle

IMDEA-Nanociencia instituutin ja Madridin Autonoma and Complutense yliopistojen tutkijat ovat onnistuneet antamaan grafeenille magneettisia ominaisuuksia. Ihmeaine grafeenilla on poikkeukselliset johtavuuden, mekaaniset ja optiset ominaisuudet mutta magnetismi siltä on puuttunut.

Nyt espanjalaiset tutkijat ovat onnistuneet luomaan grafeeniin liittyvän hybridipinnan, joka käyttäytyy kuin magneetti. Läpimurto avaa tietä grafeenipohjaisille spintronisille rakenteille eli elektronin spiniin perustuville ratkaisuille.

Spintroniikka tulee hyödyntämään paitsi elektronin spiniä mutta myös elektronien varausta kuten perinteisessä elektroniikassa. Täten se tuo perinteiseen digitaalielektroniikkaan kaksi binääristä lisätilaa mikä parantaa tietojenkäsittelyn nopeutta ja datan määrää, joka voidaan tallentaa elektronisiin laitteisiin.

Teknisesti espanjalaisten magneettinen grafeenikalvo luotiin ruteniumalustalle höyrystämällä siihen TCNQ-molekyylejä, jotka toimivat puolijohteena hyvin alhaisissa lämpötiloissa. Yllättäen rakenteen orgaaniset molekyylit olivat järjestäytyneet itsestään ja jakautuneet säännöllisesti koko pinnalle ja vuorovaikuttaen sähköisesti grafeeni-ruteeni -alustan kanssa.

Spintroniikkaan liittyen Delawaren yliopiston tutkijat ovat puolestaan vahvistaneet elektronien generoimien magneettikenttien olemassaolon. Aiheesta on ollut teoria olemassa mutta tähän mennessä sitä ei ole kokeellisesti todistettu.

Tämäkin löytö parantaa mahdollisuuksia valjastaa spinin tai elektronien magneettiset ominaisuudet tuomaan uusia rakennelohkoja spintroniikan sovelluksille. Magnetoinnin suunnan ohjaaminen on tärkeä tavoite tällä aloittelevalla alalla.

Delawaren tutkijoiden havaitsema magneettikenttä rajoittuu ferromagneettiseen materiaalin sisälle toisin kuin perinteinen magneetista luotu magneettikenttä, jota on vaikea rajata ja suojata. Löydöstä on hyötyä erityisesti tiheillä integroiduilla piireillä, kuten magneettisilla RAM-muisteilla, joissa magneettikenttäsolujen suojaus on erittäin hankalaa.