(PhysOrg.com) - Investigadores de la Universidad de Maryland han descubierto una forma de controlar las propiedades magnéticas del grafeno que podría conducir a nuevas y potentes aplicaciones en el almacenamiento magnético y la memoria de acceso aleatorio magnético.

El hallazgo de un equipo de investigadores de Maryland, dirigido por el profesor de física Michael S. Fuhrer del Centro de Nanofísica y Materiales Avanzados de la UMD es la última de muchas propiedades sorprendentes descubiertas para el grafeno.

Una hoja en forma de panal de átomos de carbono de solo un átomo de espesor, el grafeno es el componente básico del grafito. Unas 200 veces más fuerte que el acero, Conduce la electricidad a temperatura ambiente mejor que cualquier otro material conocido (un descubrimiento de 2008 de Fuhrer, et. Alabama). Se considera que el grafeno tiene un gran efecto quizás incluso revolucionario, potencial para aplicaciones de nanotecnología. El Premio Nobel de Física de 2010 fue otorgado a los científicos Konstantin Novoselov y Andre Geim por su descubrimiento de 2004 de cómo hacer grafeno.

En su nuevo descubrimiento del grafeno, Fuhrer y sus colegas de la Universidad de Maryland han descubierto que los átomos que faltan en el grafeno, llamadas vacantes, actúan como pequeños imanes - tienen un "momento magnético". Es más, estos momentos magnéticos interactúan fuertemente con los electrones en el grafeno que transportan corrientes eléctricas, dando lugar a una resistencia eléctrica adicional significativa a baja temperatura, conocido como el efecto Kondo. Los resultados aparecen en el artículo "Efecto Tunable Kondo en grafeno con defectos" publicado este mes en Física de la naturaleza .

El efecto Kondo se asocia típicamente con la adición de pequeñas cantidades de átomos de metal magnético, como hierro o níquel, a un metal no magnético, como el oro o el cobre. Encontrar el efecto Kondo en el grafeno con vacantes fue sorprendente por dos razones:según el Führer.

"Primero, estábamos estudiando un sistema de nada más que carbono, sin añadir impurezas tradicionalmente magnéticas. Segundo, el grafeno tiene una densidad de electrones muy pequeña, lo que se esperaría que hiciera aparecer el efecto Kondo solo a temperaturas extremadamente bajas, " él dijo.

El equipo midió la temperatura característica del efecto Kondo en el grafeno con vacantes de hasta 90 Kelvin. que es comparable a la observada en metales con densidades de electrones muy altas. Además, la temperatura de Kondo se puede ajustar por el voltaje en una puerta eléctrica, un efecto que no se ve en los metales. Ellos teorizan que las mismas propiedades inusuales que dan como resultado que los electrones del grafeno actúen como si no tuvieran masa también los hacen interactuar muy fuertemente con ciertos tipos de impurezas. como vacantes, conduciendo a un fuerte efecto Kondo a una temperatura relativamente alta.

Fuhrer cree que si las vacantes en grafeno pudieran organizarse de la manera correcta, podría producirse ferromagnetismo. "Los momentos magnéticos individuales se pueden acoplar a través del efecto Kondo, obligándolos a todos a alinearse en la misma dirección, " él dijo.

"El resultado sería un ferromagnet, como el hierro, pero en cambio hecho solo de carbono. El magnetismo en el grafeno podría conducir a nuevos tipos de sensores a nanoescala de campos magnéticos. Y, cuando se combina con las tremendas propiedades eléctricas del grafeno, El magnetismo en el grafeno también podría tener aplicaciones interesantes en el área de la espintrónica, que utiliza el momento magnético del electrón, en lugar de su carga eléctrica, para representar la información en una computadora.

"Esto abre la posibilidad de una 'ingeniería de defectos' en el grafeno:extraer átomos en los lugares correctos para diseñar las propiedades magnéticas que desee, "dijo Fuhrer.