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Nanofitas de grafeno podem revolucionar o armazenamento de informações

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Já se passaram mais de 15 anos desde que os pesquisadores descobriram o grafeno, uma folha de carbono com um átomo de espessura. Estudos deste material levaram os cientistas a descobrir o nanofita de grafeno. É obtido cortando a folha de carbono ao longo da borda de sua estrutura em favo de mel. As nanofitas têm propriedades magnéticas incomuns que interessam a muitos pesquisadores.


Uma representação do grafeno.

Vários trabalhos visam para explorar essas nanofitas com o objetivo de projetar dispositivos spintrônicos. Spintrônica é uma disciplina que reúne eletrônica e spin (uma propriedade de uma partícula na física quântica). Ao explorar o spin das partículas desse material, os pesquisadores esperam criar uma tecnologia de armazenamento com um grande velocidade processamento de informações, apesar de sua poder fraco.

Os cientistas de Laboratório Nacional Lawrence Berkeley (Laboratório de Berkeley) eUC Berkeley também estudaram nanofitas de grafeno para esse fim. Eles publicaram os resultados de seu estudo na revista Natureza a 22 de dezembro de 2022.

Estabilize as bordas das nanofitas substituindo algumas moléculas de carbono por nitrogênio

Os diversos trabalhos sobre nanofitas de grafeno tiveram que enfrentar desafios, pois o material é muito reativo. Portanto, observação e canalização de suas propriedades únicas em um dispositivo real vir a ser complicado. No entanto, pesquisadores do Berkeley Lab e da UC Berkeley encontraram uma solução. Eles encontraram uma maneira de estabilizar as bordas das nanofitas e para medir diretamente suas características magnéticas.

O grupo de cientistas que fez essas descobertas foi co-editado por Felix Fischer e Steven Louie. Ambos fazem parte do corpo Professor do Laboratório de Berkeleyna Divisão de Ciência dos Materiais.

Por estabilizar as bordas da nanofita, os pesquisadores substituiu alguns átomos de carbono em nitrogênio ao longo do comprimento das bordas em ziguezague. Ao fazer isso, eles poderiam alterar a estrutura eletrônica local sem perturbar as propriedades magnéticas do material. Usando este processo, a equipe foi capaz de desenvolver um técnica de microscopia de sonda de varredura (MSL) para avaliar o magnetismo do material em nível atômico.


A ordem magnética local ao longo dos estados de borda em ziguezague da nanofita de grafeno.

Dois desafios adicionais a serem superados

Felix Fisher explicou que se deparou com duas outras dificuldades durante seu trabalho. Eles dizem respeito medição e quantificação a partir de campo magnético que os estados de borda das nanofitas polarizadas por spin produzem por indução.

O primeiro envolvido retire a nanofita da superfície de metal plana (substrato) que estava envolvido na substituição de átomos de carbono em nitrogênio. Para resolver este problema, o Sr. Fischer optou pelausando a ponta de um microscópio de tunelamento de varredura. O instrumento permite romper irreversivelmente a ligação entre o material e o substrato.

A última é encontrar uma maneira deavaliar diretamente um campo magnético no nível nanométrico. Os cientistas resolveram este problema graças a uma descoberta sobre o átomos de nitrogênio. Esses átomos que substituíram os átomos de carbono nas nanofitas agem como sensores de nível atômico.

“A exploração e desenvolvimento de ferramentas experimentais para a engenharia racional dessas bordas magnéticas exóticas abrem as portas para possibilidades sem precedentes na spintrônica baseada em carbono; »
Sr. Fischer

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