گرافن میتواند بهصورت مغناطیسی ساخته شود، برای این کار کافی است آرایههای لانه زنبوری مانند هیدروژن را بهصورتی در آورد که دارای نانوحفره باشند. محققان ژاپنی رفتار پارامغناطیسی را در دمای اتاق در آرایههای نانوحفره گرافنی مشاهده کردند. آنها معتقدند که منشاء این رفتار اسپینهای الکترونی قرار گرفته در لبههای نانوحفره است. تا پیش از این، این رفتار بهصورت تئوری پیش بینی شده بود.
گرافن با خاصیت مغناطیسی
گرافن میتواند بهصورت مغناطیسی ساخته شود، برای این کار کافی است آرایههای
لانه زنبوری مانند هیدروژن را بهصورتی در آورد که دارای نانوحفره باشند.
محققان ژاپنی رفتار پارامغناطیسی را در دمای اتاق در آرایههای نانوحفره
گرافنی مشاهده کردند. آنها معتقدند که منشاء این رفتار اسپینهای الکترونی
قرار گرفته در لبههای نانوحفره است. تا پیش از این، این رفتار بهصورت
تئوری پیش بینی شده بود.
جونی هارویاما، از دانشگاه آیاما گاکویت، میگوید گرافن مادهای است که از
کربن تشکیل شده و فاقد اتمهای مغناطیسی نظیر آهن، نیکل و کروم است اما
آرایههای گرافنی از خود خواص فرومغناطیسی بزرگی نشان میدهند. این موضوع
پیش از این بهصورت تئوری مطرح شده بود. برای ساخت لبههای گرافن از
لیتوگرافی استفاده میشد که این کار موجب بروز صدماتی به گرافن میگردد.
این نقصها موجب کاهش لبه زیگزاگی شکل، که لازمه بروز خاصیت مغناطیسی در
گرافن است، میشود.
جونی هارویاما و همکارانش روش جدیدی برای ایجاد این لبهها ارائه کردند. آنها از
الگوی آلومینای حفرهدار (PAT) آغاز کردند. این گروه تحقیقاتی از این ماده برای
ماسک کردن گرافن در فرآیند اچ کردن استفاده کردند. الگوی آلومینای حفرهدار از
آرایههای لانه زنبوری دارای حفرههای شش ضلعی تشکیل شده است. از آنجایی که این روش
غیرلیتوگرافی است، آسیبهای بسیار جزئی به گرافن وارد میکند. از سوی دیگر، در
فرآیند اچ کردن از گاز آرگون با قدرت کم استفاده میشود که آسیب بسیار کمی به نمونه
وارد میکند.
بعد از تشکیل آرایههای حفرهای، نمونه در دمای ۸۰۰ درجه سانتیگراد ابتدا در خلاء و
بعد در هیدروژن آنیلینگ میشود، این مرحله موجب تشکیل ساختار اتمی زیگزاگی در لبه
گرافن میشود. در انتهای این لبهها هیدروژن قرار میگیرد که احتمالا مسئول بروز
خاصیت مغناطیسی است.
پژوهشگران با استفاده از روش رایج تداخل کوانتومی ابررسانا (SQUID) نشان دادند که
گرافن دارای خاصیت مغناطیسی است.
مطابق نظر جونی هارویاما، میتواند بهعنوان ماده مغناطیسی تک لایهای که فاقد
عناصر نادر بوده و همچنین سبک، شفاف و انعطافپذیر است. این ماده میتواند در ادوات
اسپینترونیک جدید مورد استفاده قرار گیرد. این گروه تحقیقاتی با همکاری محققانی از
مرکز الکترونی اسپین (SPINTEC) در دانشگاه جوزف فوریر فرانسه موفق به انجام این
پروژه شدند. آنها قصد دارند با استفاده از گرافن مغناطیسی، ترانزیستورهای اسپینی
بسازند.
نتایج این تحقیق در نشریه Applied Physics Letters به چاپ رسیده و نتایج تحقیقات
بیشتر نیز به زودی در نشریه Physical Review Letters به چاپ خواهد رسید.
