محققان دانشگاه بریتیش کلمبیا در کانادا با انجام آزمایشات و اندازه‌گیری هدایت و مقاومت مواد کربنی در دماهای پایین نشان دادند که نقص‌های مغناطیسی موجب محدود شدن طول عمر اسپین گرافن می‌شود.

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، این گروه در حین انجام این تست‌ها میدان مغناطیسی را تغییر داده و پارامترهای مورد نظر خود را اندازه‌گیری می‌کردند. از نتایج این پژوهش می‌توان در بهبود عملکرد ادوات اسپینترونیک مبتنی بر گرافن استفاده کرد.

در حوزه اسپینترونیک هم از اسپین الکترون و هم از باز آن استفاده می‌شود. اسپین الکترون می‌تواند رو به بالا یا پایین باشد. اطلاعات می‌تواند در این اسپین‌ها ذخیره شوند. در صورت استفاده از این سیستم، مدارات الکترونیکی بسیار کوچک‌تر و کاراتر خواهند شد. مصرف انرژی در این سیستم‌ها نیز بسیار کمتر است.

گرافن ماده‌ای نازک به ضخامت یک اتم بوده که برای استفاده در ادوات اسپینترونیک بسیار ایده‌آل است. دلیل این امر آن است که از نظر تئوری جهت اسپین الکترون در گرافن برای مدت طولانی پایدار می‌ماند. محققان در کمال تعجب دریافتند که اسپین الکترون در گرافن عملا 100 پیکوثانیه دوام دارد، این در حالی است که پیش از این نتایج محاسباتی چند میلی یا میکروثانیه را پیش بینی کرده بودند. این رقم بسیار شبیه مواد فلزی و نیمه‌هادی رایج است. این زمان برای تولید ادوات اسپینترونیک مناسب نیست. این تفاوت فاحش معمایی برای محققان این حوزه بوده است.

برای درک بهتر این تفاوت، محققان اندازه‌گیری‌های جدیدی روی گرافن انجام دادند. برهمکنش اسپینی روی تداخل کوانتومی حاملین بار تاثیرگذار است و محققان در میدان‌های مغناطیسی مختلف و در دماهای بسیار پایین این برهمکنش را مورد بررسی قرار دادند. با این روش محققان دریافتند که نقص‌های مغناطیسی عامل این تفاوت است.

اما این همه ماجرا نبود، محققان این پروژه نشان دادند که روی ورق‌های گرافنی نقص‌های مغناطیسی بسیار بیشتر از آن چیزی است که آنها فکر می‌کردند؛ این مساله دلیل اصلی تفاوت بسیار زیاد میان محاسبات نظری و نتایج آزمایشگاهی است. برهمکنش میان اربیتال و اسپین ممکن است در نقص‌های مغناطیسی به قدری زیاد باشد که منجر به تغییر سریع اسپین شود. نتایج این پژوهش بسیار مهم است، زیرا موجب می‌شود مسیر استفاده از گرافن در حوزه اسپینترونیک هموارتر شود.

حال سوال این است که با این یافته‌ها می‌توان انتظار داشت که انتقال اسپین گرافن را در عمل بهبود داد؟ محققان این پروژه حدس می‌زنند که شاید بتوان با غیرفعال کردن شیمیایی نقص‌های مغناطیسی به این هدف رسید.

نتایج این پژوهش در نشریه Physical Review Letters به چاپ رسیده است.

انتهای پیام