Grafeno, uma folha de carbono atomicamente fina, foi intensamente estudado na última década para revelar mecânica excepcional, elétrico, e propriedades ópticas. Recentemente, pesquisadores começaram a explorar uma propriedade ainda mais surpreendente - magnetismo. Teorias e experimentos têm sugerido que defeitos no grafeno ou grupos químicos ligados ao grafeno podem fazer com que ele exiba magnetismo; Contudo, até o momento, não havia maneira de criar grafeno magnético de grande área que pudesse ser facilmente padronizado. Agora, cientistas do Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA (NRL) descobriram um meio simples e robusto de magnetizar o grafeno usando hidrogênio.

Esta pesquisa foi publicada em Materiais avançados , 20 de janeiro 2015

Os cientistas do NRL colocaram o grafeno em um wafer de silício e o mergulharam por cerca de um minuto em amônia criogênica com um pouco de lítio. O grupo havia mostrado recentemente que este é um método rápido e suave para adicionar átomos de hidrogênio. Eles agora veem que o hidrogênio adicionado torna a superfície ferromagnética. Como este método é tão eficaz na adição de hidrogênio, é preciso ter cuidado com a duração da exposição. Dr. Keith Whitener, Divisão de Química da NRL, explicou:"Este método de hidrogenação nos dá acesso a uma gama muito mais ampla de cobertura de hidrogênio do que os métodos anteriores permitiam, e muito hidrogênio, na verdade, destrói o magnetismo. "No entanto, uma vez feito, o grafeno magnético era de qualidade excepcional. Dr. Paul Sheehan, Divisão de Química da NRL, observou que "Fiquei surpreso que o grafeno parcialmente hidrogenado preparado por nosso método era tão uniforme em seu magnetismo e aparentemente não tinha limites de grãos magnéticos."

Interessantemente, o grupo NRL mostrou que a força magnética pode ser ajustada removendo átomos de hidrogênio com um feixe de elétrons. O impacto dos elétrons pode quebrar a ligação química entre o grafeno e o hidrogênio, removendo o hidrogênio da superfície. Sem o hidrogênio, o grafeno não é mais magnético. Como resultado, controlando cuidadosamente o caminho do feixe de elétrons, pode-se escrever padrões magnéticos no grafeno (Figura). "Uma vez que a padronização massiva com o sistema comercial de litografia por feixe de elétrons é possível, acreditamos que nossa técnica pode ser facilmente aplicável para a fabricação de microeletrônica atual, "diz o Dr. Woo-Kyung Lee, cientista pesquisador de materiais na Divisão de Química da NRL e líder do projeto. Grandes arranjos de recursos magnéticos foram feitos rapidamente, que seria particularmente útil em aplicações de tecnologia da informação à spintrônica.

As questões que agora enfrentam os pesquisadores são quão fina pode ser a padronização do hidrogênio e por quanto tempo o ferromagnetismo pode ser estável. Se essas perguntas forem respondidas, esta técnica pode levar a um meio de armazenamento com um único par de carbono hidrogenado armazenando um único bit magnético de dados, uma melhoria quase maior que um milhão de vezes em relação aos discos rígidos atuais.