[ad_1]
A través de experimentos en el Centro Helmholtz de Dresde-Rossendorf (HZDR), un equipo internacional de investigadores añadió recientemente otro aspecto a las interesantes propiedades del grafeno.
Dirigidos por la Universidad de Duisburg-Essen (UDE), los investigadores bombardearon discos de grafeno del tamaño de un micrómetro con pulsos cortos de terahercios, que los transformaron momentáneamente en imanes inesperadamente fuertes. Los resultados fueron publicados en comunicación de la naturaleza, podría apoyar el desarrollo de interruptores magnéticos y dispositivos de memoria.
El grafeno está formado por una única capa extremadamente fina de átomos de carbono. Una de sus propiedades más destacables es su excepcional conductividad eléctrica, que investigadores de Alemania, Polonia, India y Estados Unidos de América aprovecharon en este estudio.
El equipo internacional utilizó métodos semiconductores probados para depositar miles de pequeños discos de grafeno del tamaño de una micra en un pequeño chip. Luego, el dispositivo fue expuesto a pulsos cortos de terahercios, un tipo especial de radiación que se encuentra entre el espectro de microondas y el infrarrojo.
Para crear las mejores condiciones posibles, el grupo de trabajo dirigido por la UDE seleccionó para el experimento una fuente de luz especial: el láser de electrones libres FELBE en el HZDR, que genera pulsos de terahercios increíblemente fuertes.
Los diminutos discos de grafeno se convirtieron brevemente en electroimanes.
Dr. Stephan Winnerl, físico, Centro Helmholtz Dresden-Rossendorf
Y añadió: «Pudimos generar campos magnéticos en el rango de 0,5 Tesla, que es unas diez mil veces el campo magnético de la Tierra.«
Se trataba de pulsos magnéticos extremadamente cortos que duraban apenas una décima de milmillonésima de segundo o 10 picosegundos.
Los pulsos de radiación excitan los electrones.
El requisito previo para el éxito era que los destellos de terahercios debían polarizarse exactamente como lo habían descrito los investigadores. Utilizando una óptica especial, se cambió la dirección de oscilación de la radiación para que pareciera como si viajara en espiral a través del espacio.
El resultado decisivo se produjo cuando estos rayos polarizados circularmente impactaron en los discos de grafeno del tamaño de un micrómetro. Los electrones libres en los discos fueron excitados por la radiación y comenzaron a circular. Además, los discos de grafeno se convirtieron en pequeños electroimanes, ya que en física básica una corriente circulante siempre crea un campo magnético.
En realidad, la idea es bastante simple. En retrospectiva, nos sorprende que nadie haya hecho esto antes.
Martin Mittendorff, profesor, Universidad de Duisburg-Essen
La eficiencia del proceso es igualmente sorprendente. El experimento en HZDR fue un millón de veces más eficiente que los estudios en los que se irradiaron nanopartículas de oro con luz, lo que supone un impulso sorprendente.
Los nuevos fenómenos pueden aplicarse inicialmente a estudios científicos en los que se examinan con más detalle determinadas propiedades de los materiales exponiendo muestras de material a pulsos magnéticos cortos pero intensos.
Winner agregó: “Nuestro método no invierte la polaridad del campo magnético, como ocurre con muchos otros métodos. Por tanto, sigue siendo unipolar.«
Es decir, su polo norte y su polo sur permanecen en su lugar durante los diez picosegundos que dura el pulso magnético de los discos de grafeno.
El sueño de la electrónica magnética
En última instancia, estos pequeños imanes podrían crearse mediante destellos de radiación ultracortos, lo que permitiría a los discos de grafeno realizar una conmutación magnética rápida y precisa. Esto tiene aplicaciones potenciales en la tecnología de almacenamiento magnético y en el campo de la espintrónica, una rama de la electrónica magnética.
Esto implica transmitir campos magnéticos débiles en forma de espines de electrones como pequeños palos en lugar de cargas eléctricas que fluyen a través de un procesador. Es de esperar que esto acelere considerablemente los procesos de cambio. Es posible que en el futuro los discos de grafeno se utilicen como electroimanes conmutables para operar dispositivos espintrónicos.
Esto requeriría que los especialistas crearan fuentes de terahercios extremadamente pequeñas y altamente miniaturizadas, por lo que todavía queda un largo camino por recorrer.
Winnerl concluyó: “No se puede utilizar para esto un láser de electrones libres completo, como el que utilizamos en nuestro experimento. Sin embargo, las fuentes de radiación que caben en una mesa de laboratorio deberían ser suficientes para futuros experimentos científicos.«
Ya existen varias instalaciones de investigación con generadores de terahercios mucho más compactos.
Referencia de la revista:
Han, J.W. et. Alabama. (2023) Fuertes campos magnéticos transitorios inducidos por plasmones impulsados por THz en discos de grafeno. comunicación de la naturaleza. doi:10.1038/s41467-023-43412-x.
Fuente: https://www.hzdr.de/
[ad_2]