Scoperte proprietà magnetiche per il grafene

Un gruppo di ricercatori dell'Università del Maryland ha dimostrato che il grafene è in grado di assumere proprietà magnetiche quando drogato con l'introduzione di vacanze nel suo reticolo cristallino. Secondo i ricercatori questa scoperta potrebbe portare, in futuro, all'impiego del grafene per la realizzazione di sensori magnetici e memorie MRAM (Magnetic Random Access Memory).

Il team di ricerca, coordinato dal professor Michael Fuhrer, ha scoperto che i piccoli spazi vuoti introdotti nel reticolo cristallino del grafene, altrimenti perfettamente esagonale, agiscono come piccoli magneti, ciascuno con un proprio momento magnetico, in grado di interagire con i portatori di carica nel grafene dando luogo ad una ulteriore resistenza elettrica a basse temperature, in virtù di un effetto fisico conosciuto con il nome di effetto Kondo.

L'effetto Kondo si riscontra normalmente quando vengono aggiunti piccole quantità di atomi magnetici, come ferro o nickel, a metalli non magnetici, come oro o rame. Fuhrer ha commentato: "Stiamo studiando un sistema che preveda solamente il carbonio, senza aggiungere le tradizionali impurità magnetiche. Il grafene ha una bassa densità elettronica e per questo motivo l'effetto Kondo dovrebbe apparire solamente a temperature estremamente basse". Il gruppo di ricerca ha però verificato che l'effetto Kondo avviene, nel grafene con vacanze, alla temperatura di 90 K, simile a quanto avviene nei metalli ad alta densità elettronica.

L'esperimento condotto dal team di ricerca dell'Università del Maryland rappresenta il primo tentativo di rendere magnetico un foglio di grafene senza impiegare trattamenti di superficie con altri materiali, quest'ultima una strada già tentata in precedenza da altri progetti di ricerca. Si tratta di un metodo potenzialmente più semplice, in quanto elimina la necessità di utilizzare altri materiali oltre al carbonio.

Il prossimo passo che i ricercatori intendono compiere avrà lo scopo di portare un foglio di grafene a mostrare le proprietà del ferromagnetismo, con la dislocazione delle vacanze secondo una disposizione che, sfruttando l'effetto Kondo, obblighi tutti i momenti magnetici di un dominio di vacanze ad allinearsi. Secondo il professor Fuhrer il magnetismo del grafene con le sue proprietà di mobilità elettronica potrebbero portare ad interessanti applicazioni nel campo della spintronica, dove sono i momenti magnetici degli elettroni, e non la carica, a rappresentare l'unità di informazione.