Grafeno una hoja de carbono atómicamente delgada, se ha estudiado intensamente durante la última década para revelar una mecánica excepcional, eléctrico, y propiedades ópticas. Recientemente, los investigadores han comenzado a explorar una propiedad aún más sorprendente:el magnetismo. Las teorías y los experimentos han sugerido que los defectos en el grafeno o los grupos químicos unidos al grafeno pueden hacer que exhiba magnetismo; sin embargo, hasta la fecha no había forma de crear grafeno magnético de gran área que pudiera modelarse fácilmente. Ahora, Los científicos del Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. (NRL) han encontrado un medio simple y robusto para magnetizar el grafeno utilizando hidrógeno.

Esta investigación ha sido publicada en Materiales avanzados , 20 de enero, 2015.

Los científicos de NRL colocaron el grafeno en una oblea de silicio y luego lo sumergieron durante aproximadamente un minuto en amoníaco criogénico con un poco de litio. El grupo había demostrado recientemente que este es un método rápido y suave para agregar átomos de hidrógeno. Ahora ven que el hidrógeno agregado hace que la superficie sea ferromagnética. Debido a que este método es tan efectivo para agregar hidrógeno, hay que tener cuidado con la duración de la exposición. Dr. Keith Whitener, División de Química de NRL, explicó:"Este método de hidrogenación nos da acceso a un rango mucho más amplio de cobertura de hidrógeno de lo que permitían los métodos anteriores, y demasiado hidrógeno en realidad destruye el magnetismo ". Sin embargo, una vez hecho, el grafeno magnético era de una calidad excepcional. Dr. Paul Sheehan, División de Química de NRL, señaló que "Me sorprendió que el grafeno parcialmente hidrogenado preparado por nuestro método fuera tan uniforme en su magnetismo y aparentemente no tuviera límites de grano magnético".

Curiosamente, el grupo NRL mostró que la fuerza magnética se puede ajustar eliminando átomos de hidrógeno con un haz de electrones. El impacto de los electrones puede romper el enlace químico entre el grafeno y el hidrógeno, eliminar el hidrógeno de la superficie. Sin el hidrogeno el grafeno ya no es magnético. Como resultado, controlando cuidadosamente la trayectoria del haz de electrones, se pueden escribir patrones magnéticos en el grafeno (Figura). "Dado que es posible crear patrones masivos con un sistema comercial de litografía por haz de electrones, Creemos que nuestra técnica puede aplicarse fácilmente a la fabricación actual de microelectrónica, "dice el Dr. Woo-Kyung Lee, científico investigador de materiales en la División de Química de NRL y líder del proyecto. Se hicieron rápidamente grandes conjuntos de características magnéticas, que sería particularmente útil en aplicaciones desde la tecnología de la información hasta la espintrónica.

Las preguntas que ahora enfrentan los investigadores son qué tan fino puede ser el patrón del hidrógeno y cuánto tiempo puede ser estable el ferromagnetismo. Si se responden esas preguntas, esta técnica podría conducir a un medio de almacenamiento con un solo par de carbono hidrogenado que almacena un solo bit magnético de datos, una mejora de aproximadamente un millón de veces con respecto a los discos duros actuales.