p (PhysOrg.com) - Pesquisadores da Universidade de Maryland descobriram uma maneira de controlar as propriedades magnéticas do grafeno que poderia levar a novas aplicações poderosas no armazenamento magnético e na memória magnética de acesso aleatório. p A descoberta de uma equipe de pesquisadores de Maryland, liderado pelo professor de física Michael S. Fuhrer do UMD Center for Nanophysics and Advanced Materials é o mais recente de muitas propriedades surpreendentes descobertas para o grafeno.

p Uma folha de favo de mel de átomos de carbono com apenas um átomo de espessura, o grafeno é o constituinte básico da grafite. Cerca de 200 vezes mais forte que o aço, conduz eletricidade à temperatura ambiente melhor do que qualquer outro material conhecido (uma descoberta de 2008 por Fuhrer, et. al). O grafeno é amplamente visto como tendo ótimo, talvez até revolucionário, potencial para aplicações de nanotecnologia. O Prêmio Nobel de Física de 2010 foi concedido aos cientistas Konstantin Novoselov e Andre Geim por sua descoberta em 2004 de como fazer grafeno.

p Em sua nova descoberta de grafeno, Fuhrer e seus colegas da Universidade de Maryland descobriram que átomos ausentes no grafeno, chamadas vagas, agem como pequenos ímãs - eles têm um "momento magnético". Além disso, esses momentos magnéticos interagem fortemente com os elétrons no grafeno que carregam correntes elétricas, dando origem a uma resistência elétrica extra significativa em baixa temperatura, conhecido como efeito Kondo. Os resultados aparecem no artigo "Efeito Kondo Tunable no grafeno com defeitos" publicado este mês em Física da Natureza .

p O efeito Kondo é normalmente associado à adição de pequenas quantidades de átomos de metal magnético, como ferro ou níquel, a um metal não magnético, como ouro ou cobre. Encontrar o efeito Kondo no grafeno com vagas foi surpreendente por dois motivos, de acordo com Fuhrer.

p "Primeiro, estávamos estudando um sistema nada além de carbono, sem adicionar quaisquer impurezas tradicionalmente magnéticas. Segundo, o grafeno tem uma densidade de elétrons muito pequena, que seria esperado para fazer o efeito Kondo aparecer apenas em temperaturas extremamente baixas, " ele disse.

p A equipe mediu a temperatura característica para o efeito Kondo no grafeno com vagas de até 90 Kelvin, que é comparável ao observado em metais com densidades eletrônicas muito altas. Além disso, a temperatura Kondo pode ser ajustada pela tensão em um portão elétrico, um efeito não visto em metais. Eles teorizam que as mesmas propriedades incomuns que resultam em elétrons do grafeno agindo como se não tivessem massa também os fazem interagir muito fortemente com certos tipos de impurezas, como vagas, levando a um forte efeito Kondo em uma temperatura relativamente alta.

p O Führer acha que se as vagas no grafeno pudessem ser organizadas da maneira certa, pode resultar em ferromagnetismo. "Momentos magnéticos individuais podem ser acoplados através do efeito Kondo, forçando todos a se alinharem na mesma direção, " ele disse.

p "O resultado seria um ferromagneto, como ferro, mas em vez disso feito apenas de carbono. O magnetismo no grafeno pode levar a novos tipos de sensores em nanoescala de campos magnéticos. E, quando combinado com as tremendas propriedades elétricas do grafeno, magnetismo no grafeno também pode ter aplicações interessantes na área da spintrônica, que usa o momento magnético do elétron, em vez de sua carga elétrica, para representar as informações em um computador.

p "Isso abre a possibilidade de 'engenharia de defeitos' no grafeno - extraindo átomos nos lugares certos para projetar as propriedades magnéticas que você deseja, "disse Fuhrer.