Microsite es: . Grupo: 1
You are here

Grafenoaren magnetismoa argitzen

Grafenoaren magnetismoa argitzen

11/05/2020

Donostia International Physics Center (DIPC), CIC nanoGUNE eta Santiago de Compostela Unibertsitateko (USC) CiQUS zentroko ikertzaileek grafenozko pieza triangeluar txiki baten magnetismoa argitzen dihardute. Hala, gero eta hobeto ezagutuz doaz erabilera anitzeko material aldakor hori bai eta eguneroko bizitzako hainbat arlotan izan ditzakeen aplikazioak. Lehenengo aldiz lortu dute esperimentalki behatzea tunel-efektuko mikroskopio batekin (gainazalen irudiak maila atomikoan hartzeko aukera ematen du) grafenozko egitura triangeluar txiki baten berezko magnetismoa.

Grafenoa, hainbat sektoretarako imana

Grafenoa material diamagnetikoa da, hau da, ez zaio magnetismoa gustatzen, eta ez da erraz magnetizatzen. Hala ere, kalkulu teoriko batzuen arabera, material horren egitura triangeluarra magnetikoa izan daiteke. Kontraesana dirudien hori gertatzen da, dirudienez, grafenoaren forma “magiko” batzuetan elektroiek errazago “biratzen” dutelako norabide jakin batean; eta hori da hizkera arruntean esatea elektroiek espin bera dutela, eta, hartara, magnetikoa bihurtzen dute materiala. Triangulenoa grafenozko egitura triangeluarra da, eta iragarpenek adierazten zuten egoera magnetiko purua lor daitekeela. Bestela esanda, dimentsio nanometrikoko iman baten antzekoa da. Grafenoari magnetismoa emateak aukera liluragarriak ematen ditu teknologia kuantikoetan erabiltzeko, adibidez.

Hala ere, orain arte triangulenoaren magnetismoari buruzko iragarpenak sendoak baziren ere, ez zegoen horren froga esperimental argirik. Alde batetik, oso zaila da disoluzioan dauden sintesi organikoko metodoen bidez triangulenoa sortzea, molekula horren izaera bierradikalaren eraginez oso erreaktiboa baita. Gainera, badirudi haren magnetismoa atzemateko oso zaila dela. arrakastaz aztertu diren kasu gutxietan ikusi denez.

Orain, Physical Review Letters [1] aldizkari zientifikoan argitaratutako Euskal Herriko eta Galiziako ikerketa berri honek tunel-efektuko mikroskopio bat (STM, ingelesezko siglengatik) erabiliz ekin dio erronka horri. Urre garbiko gainazal batean nanometro pare bateko tamainako grafeno triangeluarreko pieza bat zehaztasun atomikoz fabrikatu ondoren, tunel-efektuko espektroskopia-neurketek erakutsi zuten konposatu horren egoera magnetiko garbia S=1 espinekoa dela, eta, beraz, molekula hori karbono puruko “paraiman” txiki bat dela. Emaitza horiek espin altuko grafeno-egitura baten lehen adierazpen esperimentala dira.

Beste urrats bat gehiago

Aurkikuntza horiek osatzeko, triangulenoko hondakin-produktuak atomikoki manipulatzeko esperimentu bat egin dute: egitura batzuk behar baino hidrogeno-atomo gehiagorekin eratu zituzten, eta horrek egituren magnetismoa pasibatzen zuen. STMarekin hidrogeno-atomo horiek banan-banan eta kontrol handiz erauziz, ikertzaileek ikusi zuten triangulenoaren magnetismoa urratsez urrats berreskuratzen zela.

Triangulenoaren magnetismoaren froba esperimentala egiteko zailtasun gehigarri bat izan zuten: man makroskopiko batek ez bezala, “paraiman” batek ez du ondo definitutako polorik, txikia baita. Horregatik, haren egoera magnetikoa ezin zen espektroskopiako teknika konbentzionalekin antzeman, non imanaren magnetismoaren orientazioak hura atzematea erraztu baitezake. Lan honetan, bere egoera magnetikoaren froba esperimentala Kondo multikanalaren efektua (1960ko hamarkadan deskribatutako Kondo efektu tradizionalaren bertsio “exotikoa”) detektatuz lortu zen, zeina sistema magnetiko konplexuetan sor baitaiteke. 40 karbono-atomo besterik ez dituen grafenozko egitura triangeluar batean behatzea mugarri bat izan daiteke magnetismo horren jatorria ulertzeko eta egitura magnetiko konplexuagoetan txertatzeko.

Europako SPRING FET Open, Spin Research in Graphene (Espinaren ikerketa grafenoan) proiektuaren esparruan egin da aipatutako lana. Jose Ignacio Pascual nanoGUNEko Ikerbasque ikertzailea da proiektu horren burua. Proiektuaren epe luzerako helburua da grafenoz egindako plataforma bat garatzea, ingurumena errespetatzen duena, eta, plataforma horretan espinak informazioa garraiatu, gorde eta prozesatzeko erabili ahal izatea.

Informazio gehiago: 

[1] Uncovering the Triplet Ground State of Triangular Graphene Nanoflakes Engineered with Atomic Precision on a Metal Surface

Jingcheng Li, Sofia Sanz, Jesus Castro-Esteban, Manuel Vilas-Varela, Niklas Friedrich, Thomas Frederiksen, Diego Peña, and Jose Ignacio Pascual

Phys. Rev. Lett. 124, 177201 – Published 27 April 2020

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.177201