Investigadores del Instituto IMDEA-Nanociencia y de las Universidades Autónoma y Complutense de Madrid (España) han conseguido dotar al grafeno de propiedades magnéticas. El gran avance publicado en la revista Física de la naturaleza , abre la puerta al desarrollo de dispositivos espintrónicos basados ​​en grafeno, es decir, dispositivos basados ​​en el espín o la rotación del electrón, y podría transformar la industria electrónica.

Los científicos ya sabían que el grafeno, un material increíble formado por una malla de átomos de carbono hexagonales, tiene una conductividad extraordinaria, propiedades mecánicas y ópticas. Ahora es posible darle una propiedad más:magnetismo, lo que implica un gran avance en la electrónica.

Así lo revela el estudio que el Instituto de Estudios Avanzados en Nanociencia de Madrid (IMDEA-Nanociencia) y las Universidades Autónoma Autónoma (UAM) y Complutense (UCM) de Madrid acaban de publicar en el Física de la naturaleza diario. Los investigadores han logrado crear una superficie híbrida a partir de este material que se comporta como un imán.

"A pesar de los enormes esfuerzos realizados hasta la fecha por científicos de todo el mundo, no ha sido posible añadir las propiedades magnéticas necesarias para desarrollar la espintrónica basada en grafeno. Sin embargo, estos resultados allanan el camino a esta posibilidad, "destaca el Prof. Rodolfo Miranda, Director de IMDEA-Nanociencia.

La espintrónica se basa en la carga del electrón, como en la electrónica tradicional, pero también en su giro, que determina su momento magnético. Un material es magnético cuando la mayoría de sus electrones tienen el mismo giro.

Como el giro puede tener dos valores, su uso agrega dos estados más a la electrónica tradicional. Por lo tanto, se puede aumentar tanto la velocidad de procesamiento de datos como la cantidad de datos que se almacenarán en dispositivos electrónicos, con aplicaciones en campos como las telecomunicaciones, informática, energía y biomedicina.

Para desarrollar un dispositivo espintrónico basado en grafeno, el desafío era 'magnetizar' el material, e investigadores madrileños han encontrado el camino a través del mundo cuántico y de la nanociencia.

La técnica consiste en hacer crecer una película de grafema ultra perfecta sobre un monocristal de rutenio dentro de una cámara de vacío ultra alto donde las moléculas orgánicas de tetraciano-p-quinodimetano (TCNQ) se evaporan en la superficie del grafema. TCNQ es una molécula que actúa como semiconductor a muy bajas temperaturas en determinados compuestos.

Al observar los resultados a través de un microscopio de efecto túnel (STM), Los científicos se sorprendieron:las moléculas orgánicas se habían organizado y estaban distribuidas regularmente por toda la superficie, interactuando electrónicamente con el sustrato de grafeno-rutenio.

"Hemos demostrado en experimentos cómo la estructura de las moléculas TCNQ sobre el grafeno adquiere un orden magnético de largo alcance, con electrones posicionados en diferentes bandas según su espín, ”aclara el profesor Amadeo L. Vázquez de Parga.

Mientras tanto, su colega el Prof. Fernando Martin ha realizado estudios de modelado que han demostrado que, aunque el grafeno no interactúa directamente con el TCNQ, permite una transferencia de carga altamente eficiente entre el sustrato y las moléculas TCNQ y permite que las moléculas desarrollen un orden magnético de largo alcance.

El resultado es una nueva capa magnetizada a base de grafeno, que allana el camino hacia la creación de dispositivos basados ​​en lo que ya se consideraba el material del futuro, pero que ahora también puede tener propiedades magnéticas.