افزایش مقاومت مغناطیسی سلول‌های حافظه رایانه به‌کمک فولرین

محقق دانشگاه پیام نور تهران و پژوهشکده علوم نانو پژوهشگاه دانش‌های بنیادی،
طی پژوهشی توانست با بررسی نظری استفاده از فولرین C۶۰ در ساخت سلول‌های حافظه
رایانه، یک پیوندگاه تونل‌زنی با مقاومت مغناطیسی بالا، طراحی کند.

دکتر علیرضا صفّارزاده، در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه توسعه فناوری نانو
گفت: «در چندلایه‌ای‌های مغناطیسی که از روی هم قرار دادن لایه‌های فلزی
فرومغناطیس و لایه‌های نیمه‌رسانا شکل می‌گیرند، پدیده‌ای که به مقاومت
مغناطیسی تونل‌زنی(TMR) و یا به بیان ساده‌تر تغییر مقاومت چندلایه‌ای در اثر
میدان مغناطیسی اعمالی معروف است، شکل می‌گیرد. در آزمایشات اخیر با وارد نمودن
نانولوله‌های کربنی، پل‌های مولکولی و یا چند لایه‌ای‌های خودآرا، ترابرد با
اسپین قطبیده، از طریق لایه‌های مولکولی ساندویچ شده بین دو لایه فرومغناطیس
نشان داده شد. دلیل عمدۀ استفاده از این مواد در اتصالات مغناطیسی ناشی از این
واقعیت است که مواد آلی دارای برهمکنش اسپین-مدار و برهمکنش فوق ریز نسبتاً
ضعیفی بوده، به طوری که با استفاده از این مواد می‌توان حافظه اسپینی را حتی تا
چندین ثانیه حفظ کرد. چنین ویژگی باعث می شود که این مواد برای تزریق الکترون
با اسپین قطبیده و کاربردهای ترابرد الکترون در اسپینترونیک مولکولی بسیار ایده
آل و مناسب باشند».

وی هدف از انجام این پژوهش را «بررسی نظری امکان استفاده از تک مولکول C۶۰ در
دستگاه‌های اسپینترونیک به‌ویژه ساخت سلول‌های حافظه رایانه‌ها» معرفی کرد و
گفت: «در بین مولکول‌ها، فولرین C۶۰ (به‌عنوان یک نیمه‌رسانای آلی)، انتخاب
بسیار مناسبی جهت استفاده به‌عنوان پل مولکولی در پیوندگاه‌های تونلی مغناطیسی
است. دلیل این مطلب آن است که پایین‌ترین اربیتال مولکولی اشغال نشده‌اش در
مقایسه با دیگر مولکول‌های آلی در سطح انرژی پایین‌تری واقع شده است».

بر این اساس، دکتر صفّارزاده در این پژوهش از یک تک مولکول C۶۰ ساندویچ شده بین
دو الکترود فرومغناطیس، به جای لایه عایق معمول در دستگاه استاندارد TMR،
استفاده نموده تا امکان طراحی و ساخت یک دستگاه اسپینترونیک تک مولکولی را
بررسی نماید.

این تحقیق که بر تقریب بستگی قوی تک نواری و فرمول‌بندی تابع گرین نظریه
لانداور مبتنی است، نشان می‌دهد که با استفاده از تک مولکول C۶۰ می‌توان مقدار
TMR بالایی بدست آورد.

نتایج این پژوهش می‌تواند در صنعت نانوالکترونیک برای ساخت سلول‌های حافظه
مغناطیسی، حسگرهای مغناطیسی و به طور کلی ادوات اسپنترونیکی که بر اساس اثر TMR
عمل می‌کنند، مؤثر واقع شود.

جزئیات این تحقیق،

در مجله Journal of Applied Physics (جلد۱۰۴، صفحات۱۲۳۷۱۵ -۱۲۳۷۱۵-۵، سال ۲۰۰۸)
منتشر شده است.