Superieur spintransport in grafeenhangmatten
Onderzoekers van de Stichting FOM en de Rijksuniversiteit Groningen hebben een techniek ontwikkeld om grafeenbruggen in de vorm van een hangmat te maken. Door deze bruggen sturen de onderzoekers spinstromen, gebaseerd op het magnetisch moment van elektronen. Ondanks dat theoretische voorspellingen positief zijn over spinstroom in grafeen blijven experimentele resultaten vooralsnog achter bij deze verwachtingen. De vrij hangende grafeenbruggen blijken echter uitstekende geleiders voor spinstroom. De nieuwe techniek is van belang voor spintronica-apparaten, die de spinstroom gebruiken voor informatieopslag en –overdracht. De onderzoekers hebben hun resultaten 18 juni jl. online gepubliceerd in Nano Letters.
Grafeen, een laagje koolstof van één atoom dik, is een veelbelovend materiaal voor spintronica. Het verschil tussen spintronica en elektronica zit in de informatiedragers: bij elektronica gaat het om de lading van het elektron, bij spintronica om de oriëntatie van het magnetisch moment van een elektron, de spin. Dit relatief nieuwe onderzoeksveld kan leiden tot nieuwe typen magnetische devices voor dataopslag en –overdracht, die minder energie consumeren en langer mee gaan.
Hoge verwachtingen
De twee belangrijkste parameters voor spintronica zijn de spinlevensduur – ofwel hoe lang spins dezelfde oriëntatie kunnen behouden - en de afstand die spins kunnen afleggen voordat ze hun informatie kwijtraken (de spin-relaxatielengte). Hoewel er op basis van theorie wordt voorspeld dat spins in grafeen een lange levensduur en relaxatielengte zullen hebben, blijven de experimentele observaties tot nu toe achter bij deze voorspellingen. De factoren die spintransport in grafeen beperken zijn vooralsnog onduidelijk.
Hangmat
In een poging de beperkingen voor grafeen-spintronica te identificeren en om te begrijpen hoe spins zich in zuiver grafeen gedragen, hebben de onderzoekers spintransport in vrij hangend grafeen bestudeerd. In deze devices hangt het grafeen als een hangmat tussen twee contacten in en dit resulteert in superieur ladingstransport. De gemeten spinstroom door deze bruggen laat zien dat het spintransport in feite wordt beperkt door dat deel van het grafeen dat nog wel ondersteund wordt. De grafeengebieden die echt vrij hangen zijn van zeer hoge kwaliteit en daarom veelbelovend voor toekomstige spintronische apparaten.
Referentie
'Spin Transport in High-Quality Suspended Graphene Devices', M. H. D. Guimarães, A. Veligura, P. J. Zomer, T. Maassen, I. J. Vera-Marun, N. Tombros, and B. J. van Wees, Nano Lett.
DOI: 10.1021/nl301050a
Contact
Marcos H.D. Guimarães (050) 363 45 64
Paul J. Zomer (050) 363 48 80
Bart J. van Wees (050) 363 49 33