Simulação computadorizada de moléculas TCNQ na camada de grafeno, onde adquirem uma ordem magnética. Crédito:IMDEA-Nanociência
Pesquisadores do Instituto IMDEA-Nanociencia e das Universidades Autonoma e Complutense de Madrid (Espanha) conseguiram atribuir propriedades magnéticas ao grafeno. A descoberta, publicado no jornal Física da Natureza , abre a porta para o desenvolvimento de dispositivos spintrônicos baseados em grafeno, isso é, dispositivos baseados no spin ou rotação do elétron, e poderia transformar a indústria eletrônica.
Os cientistas já sabiam que o grafeno, um material incrível formado por uma malha de átomos de carbono hexagonais, tem condutividade extraordinária, propriedades mecânicas e ópticas. Agora é possível dar-lhe mais uma propriedade:magnetismo, implicando um avanço na eletrônica.
Isto é revelado no estudo que o Instituto de Estudos Avançados em Nanociência de Madrid (IMDEA-Nanociencia) e as universidades Autonoma Autônoma (UAM) e Complutense (UCM) de Madrid acabam de publicar no Física da Natureza Diário. Os pesquisadores conseguiram criar uma superfície híbrida desse material que se comporta como um ímã.
"Apesar dos enormes esforços até hoje de cientistas de todo o mundo, não foi possível adicionar as propriedades magnéticas necessárias para desenvolver a spintrônica à base de grafeno. No entanto, esses resultados abrem caminho para essa possibilidade, "destaca o Prof. Rodolfo Miranda, Diretor do IMDEA-Nanociencia.
Uma molécula TCNQ na malha de grafeno que por sua vez cresceu em um cristal de rutênio. Crédito:IMDEA-Nanociência
Spintrônica é baseada na carga do elétron, como na eletrônica tradicional, mas também em sua rotação, que determina seu momento magnético. Um material é magnético quando a maioria de seus elétrons tem o mesmo spin.
Como o spin pode ter dois valores, seu uso adiciona mais dois estados à eletrônica tradicional. Assim, tanto a velocidade de processamento de dados quanto a quantidade de dados a serem armazenados em dispositivos eletrônicos podem ser aumentadas, com aplicações em áreas como telecomunicações, Informática, energia e biomedicina.
A fim de desenvolver um dispositivo spintrônico à base de grafeno, o desafio era 'magnetizar' o material, e pesquisadores de Madrid descobriram o caminho através do mundo quântico e da nanociência.
A técnica envolve o crescimento de um filme de grafema ultra perfeito sobre um único cristal de rutênio dentro de uma câmara de ultra alto vácuo onde moléculas orgânicas de tetraciano-p-quinodimetano (TCNQ) são evaporadas na superfície do grafema. TCNQ é uma molécula que atua como um semicondutor em temperaturas muito baixas em certos compostos.
Ao observar os resultados por meio de um microscópio de tunelamento de varredura (STM), os cientistas ficaram surpresos:as moléculas orgânicas se organizaram e foram regularmente distribuídas por toda a superfície, interagindo eletronicamente com o substrato de grafeno-rutênio.
Imagens topográficas STM de uma monocamada TCNQ em grafeno / Ru. Crédito:IMDEA-Nanociência
"Provamos em experimentos como a estrutura das moléculas TCNQ sobre o grafeno adquire ordem magnética de longo alcance, com elétrons posicionados em bandas diferentes de acordo com seu spin, "esclarece o Prof. Amadeo L. Vázquez de Parga.
Enquanto isso, seu colega Prof. Fernando Martin conduziu estudos de modelagem que mostraram que, embora o grafeno não interaja diretamente com o TCNQ, ele permite uma transferência de carga altamente eficiente entre o substrato e as moléculas TCNQ e permite que as moléculas desenvolvam uma ordem magnética de longo alcance.
O resultado é uma nova camada magnetizada à base de grafeno, que abre caminho para a criação de dispositivos baseados no que já era considerado o material do futuro, mas que agora também pode ter propriedades magnéticas.
