Os Físicos Produzem o Primeiro Ferrimagnetismo Bidimensional em Grafeno

Investigadores da Universidade de São Petersburgo e os seus associados internacionais criaram o primeiro ferromagnetismo bidimensional do globo em grafeno. A utilização do estado magnético obtido do grafeno pode tornar-se a base de um método atual para a eletrónica, aumentando a sua eficiência energética e velocidade ao estabelecer ferramentas utilizando tecnologias alternativas sem a utilização de silício.

O grafeno, uma alteração bidimensional do carbono, é o mais leve e mais resistente de todos os produtos bidimensionais disponíveis atualmente e é também altamente condutivo. Em 2018, investigadores da Universidade de São Petersburgo, juntamente com os seus associados da Universidade Estatal de Tomsk e investigadores alemães e espanhóis, foram os primeiros no mundo a mudar o grafeno e a fornecer-lhe as propriedades do cobalto e do ouro – magnetismo e interação spin-orbit (entre o eletrão em movimento no grafeno e o seu próprio momento magnético). Quando interage com o cobalto e o ouro, o grafeno não só mantém os seus atributos únicos, como também assume parcialmente as propriedades destes metais.

Como parte do novo trabalho, os investigadores sintetizaram um sistema com um estado ferrimagnético do grafeno. É um estado único em que a substância tem magnetização sem um campo magnético externo. Os físicos utilizaram um substrato semelhante feito de uma fina camada de cobalto e também de uma liga de ouro na sua superfície.

Loops de deslocamento sob grafeno

Durante a ligas de superfície, foram desenvolvidos loops de deslocamento sob grafeno. Estes loops são áreas triangulares com uma menor espessura de átomos de cobalto para as quais os átomos de ouro se aproximaram. Até agora, sabia-se que o grafeno de camada única só podia ser completamente magnetizado de forma uniforme.

No entanto, as investigações dos cientistas da Universidade de São Petersburgo mostraram que é possível controlar a magnetização dos átomos dos sublattices individuais através da interação seletiva com os defeitos estruturais do substrato.

“Esta é uma descoberta significativa, uma vez que todas as ferramentas eletrónicas utilizam cargas elétricas e envolvem a geração de calor quando a corrente flui. O nosso estudo acabará por permitir a transmissão de informação em forma de correntes de centrifugação. Esta é uma geração recente de eletrónica, uma lógica fundamentalmente diferente, e um método atual de desenvolvimento tecnológico que diminui o consumo de energia bem como aumenta a velocidade de transferência de informação”, esclareceu Artem Rybkin, investigador principal do estudo, Líder Parceiro de Estudo no Laboratório de Electrónica e Estrutura de Giro de Nanosistemas da Universidade de São Petersburgo.

A 2ª característica importante do grafeno sintetizado pelos físicos da Universidade de São Petersburgo é a sólida interação spin-orbit. Nesta estrutura, o reforço desta interação é explicado pela existência de átomos de ouro sob o grafeno. A uma relação específica dos parâmetros magnéticos e de interação spin-orbit, é possível passar do estado trivial, ou seja, familiar, do grafeno para um estado topológico inovador.

Leia o artigo original em: PHYS

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