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Graphene promettant pour de futurs dispositifs de Spintronic

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Les chercheurs à l'université de technologie de Chalmers ont découvert que le graphene de vastes zones peut préserver la rotation d'électron sur une période prolongée, et la communique au-dessus de plus grandes distances qu'avaient été précédemment connus

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Ceci a ouvert la porte pour le développement du spintronics, dans un but à la fabrication une mémoire plus rapidement et plus de rendement optimum et des processeurs dans des ordinateurs. Les résultats seront édités dans les communications de nature de journal.

« Nous croyons que ces résultats attireront beaucoup d'attention dans la communauté de la recherche et mettront le graphene sur la carte pour des applications dans les composants spintronic, » dit le tiret de Saroj, qui mène le groupe de recherche à l'université de technologie de Chalmers.

Spintronics est basé sur l'état de quantum des électrons, et la technologie déjà est employée dans les unités de disque dur avancées pour le stockage de données et la mémoire à accès sélective magnétique. Mais ici les besoins tourner-basés de l'information seulement de déplacer quelques nanomètres, ou millionths d'un millimètre. Ce qui est chanceux, parce que la rotation est une propriété dans les électrons qui en la plupart des matériaux est extrêmement de courte durée et fragile.

Cependant, il y a des avantages importants en exploitant la rotation comme porteur de l'information, au lieu, ou en plus des charges électriques. Spintronics pourrait rendre des processeurs sensiblement plus rapides et moins consommateurs d'énergie qu'ils sont aujourd'hui.

Graphene est un candidat prometteur pour prolonger l'utilisation du spintronics dans l'industrie d'électronique. Le film mince de carbone est non seulement un excellent conducteur électrique, mais a également théoriquement la capacité rare de maintenir les électrons avec la rotation intacte.

« À l'avenir tourner-a basé des composants, il est prévu que les électrons doivent pouvoir voyager plusieurs dizaines de micromètres avec leurs rotations maintenues alignées. Les métaux, tels que l'aluminium ou le cuivre, n'ont pas la capacité de manipuler ceci. Graphene semble être le seul matériel possible à l'heure actuelle, » dit le tiret de Saroj.

Aujourd'hui, le graphene est produit commercialement par quelques compagnies suivre un certain nombre de différentes méthodes, qui ont lieu dans une phase tôt du développement.

Mis simplement, vous pourriez dire que le graphene de haute qualité peut seulement être obtenu en morceaux très petits, alors qu'un plus grand graphene est produit d'une manière que la qualité est si basse ou a d'autres inconvénients de la perspective de l'industrie d'électronique.

Mais cette prétention générale est maintenant sérieusement remise en cause par les résultats présentés par le groupe de recherche chez Chalmers. Ils ont entrepris leurs expériences utilisant le graphene de CVD, qui est produit par la déposition en phase vapeur. La méthode donne au graphene beaucoup de rides, rugosité et d'autres défauts.

Mais elle a également des avantages : Il y a de bonnes perspectives pour la production du graphene de vastes zones sur une échelle industrielle. Le graphene de CVD peut également être facilement enlevé du clinquant de cuivre sur lequel il se développe et est soulevé sur une gaufrette de silicium, qui est le matériel de la norme d'industrie de semi-conducteur.

Bien que la qualité du matériel soit loin de la perfection, le groupe de recherche peut maintenant montrer les paramètres de la rotation qui sont jusqu'à six fois plus haut que ceux précédemment rapportés pour le graphene de CVD sur un substrat semblable.

« Nos mesures prouvent que le signal de rotation est préservé dans des canaux de graphene qui sont jusqu'à 16 micromètres longs. La durée au-dessus dont les rotations restent alignées a été mesurée pour avoir lieu au-dessus d'une nanoseconde, » dit le chercheur Venkata Kamalakar de Chalmers qui est le premier auteur de l'article.

« C'est prometteur parce qu'il suggère que les paramètres de rotation puissent être encore améliorés pendant que nous développons la méthode de fabrication.

Que les chercheurs se concentrent sur à quelle distance le courant de rotation peut être communiqué ne devrait pas être pensé à en tant que juste étant à envoyer l'information dans un nouveau matériel ou à remplacer des métaux ou des semi-conducteurs par le graphene. Le but est à la place une manière complètement nouvelle d'effectuer des opérations logiques et de stocker l'information. Un concept qui, si réussi, prendrait à technologie numérique une mesure au delà de la dépendance courante à l'égard des semi-conducteurs.

« Graphene est un bon conducteur et n'a aucune lacune de bande. Mais dans le spintronics il n'y a aucun besoin des lacunes de bande de commuter entre en marche et en arrêt, d'une et de zéro. Ceci est commandé à la place par l'électron tournent vers le haut ou vers le bas des orientations, » tiret de Saroj explique.

Un but à court terme est maintenant de construire un composant logique qui, pas à la différence d'un transistor, se compose du graphene et des matériaux magnétiques.

Si le spintronics peut par la suite entièrement remplacer la technologie des semiconducteurs est une question ouverte, beaucoup de recherche reste. Mais le graphene, avec ses excellentes capacités de conduction de rotation, est fortement pour comporter dans ce contexte.

Les faits/ceci est rotation :

La rotation est une propriété mécanique de quantum des particules élémentaires, qui provoque entre autres le phénomène du magnétisme. La rotation peut être dirigée l'un ou l'autre vers le haut ou vers le bas. Pour les électrons dans un courant électrique normal, la rotation est aléatoirement distribuée, et le jet ne porte aucun signal de rotation. Mais à l'aide des aimants, des électrons qui sont introduits dans un conducteur peuvent être polarisés, qui les signifie tous font diriger leur rotation vers le haut ou vers le bas. Vous pourriez comparer les électrons à une série de petites aiguilles de boussole, tout se dirigeant vers le nord ou les sud. Le défi est de maintenir cet état assez longtemps et au-dessus des distances suffisamment longues.

Faits/pourquoi la rotation fonctionne dans le graphene :

La rotation des électrons peut facilement être troublée par des facteurs environnementaux. Les atomes et leurs structures cristallines dans le matériel conducteur ont un champ électrique, qui est perçu comme champ magnétique par les électrons se précipitant près. Mais car le carbone est un atome si léger avec seulement six protons disposés dans une structure hexagonale symétrique, cette interférence magnétique sera très limitée.

La rotation interne à un noyau atomique est également une source potentielle d'interférence. Mais la rotation nette du noyau est négligeable, car la majorité des atomes de carbone sont de l'isotope C12, avec autant de neutrons comme protons.

Faits/trois manières de produire le graphene :

Les Prix Nobel Geim et Novoselov ont fabriqué le graphene du graphite utilisant la bande ordinaire de ménage. Des méthodes semblables sont employées aujourd'hui pour produire le graphene de qualité. Mais les morceaux sont petits. La compagnie de Graphensic, créée par des chercheurs à l'université suédoise de Linköping, fabrique le graphene de vastes zones qui « est cultivé » d'un substrat de carbure de silicium.

À l'université de technologie de Chalmers, le graphene de vastes zones est produit suivre la méthode de déposition en phase vapeur (CVD). Pour l'étude dans des communications de nature, les chercheurs ont employé le graphene de CVD acheté de la compagnie Graphenea en Espagne.

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