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Graphene que promete para los dispositivos futuros de Spintronic

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Los investigadores en la Universidad Tecnológica de Chalmers han descubierto que el graphene de la área extensa puede preservar vuelta del electrón durante un período extendido, y la comunica sobre mayores distancias que habían sido sabidos previamente

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Esto ha abierto la puerta para el desarrollo del spintronics, con una puntería en la fabricación una memoria más rápidamente y más económica de energía y procesadores en computadoras. Los resultados serán publicados en las comunicaciones de la naturaleza del diario.

“Creemos que estos resultados atraerán mucha atención en la comunidad de investigación y pondrán el graphene en el mapa para los usos en componentes spintronic,” decimos la rociada de Saroj, que lleva al grupo de investigación en la Universidad Tecnológica de Chalmers.

Spintronics se basa en el estado de quántum de los electrones, y la tecnología se está utilizando ya en las impulsiones duras avanzadas para el almacenaje de datos y la memoria de accesos al azar magnética. Pero aquí las necesidades hacer girar-basadas de la información solamente de mover algunos nanómetros, o millionths de un milímetro. Cuál es afortunado, porque la vuelta es una característica en electrones que en la mayoría de los materiales es extremadamente de breve duración y frágil.

Sin embargo, hay ventajas importantes en el aprovechamiento de vuelta como portador de información, en vez, o además de cargas eléctricas. Spintronics podría hacer procesadores perceptiblemente más rápidos y menos consumidores de energía que son hoy.

Graphene es un candidato prometedor a ampliar el uso del spintronics en la industria de electrónica. La película fina del carbón es no sólo un conductor eléctrico excelente, pero también tiene teóricamente la capacidad rara de mantener los electrones con la vuelta intacta.

“En futuro hacer girar-basó los componentes, él se espera que los electrones deben poder viajar varios diez de micrómetros con sus vueltas mantenidas alineadas. Los metales, tales como aluminio o cobre, no tienen la capacidad de dirigir esto. Graphene aparece ser el único material posible en el momento,” dice la rociada de Saroj.

Hoy, el graphene es producido comercialmente por algunas compañías usando un número de diversos métodos, que son en una fase temprana de desarrollo.

Puesto simplemente, usted podría decir que el graphene de alta calidad se puede obtener solamente en pedazos muy pequeños, mientras que un graphene más grande se produce de una manera que la calidad es demasiado baja o tiene otras desventajas de la perspectiva de la industria de electrónica.

Pero esa asunción general ahora está siendo preguntada seriamente por los resultados presentados por el grupo de investigación en Chalmers. Han conducido sus experimentos usando el graphene del CVD, que se produce con la deposición de vapor químico. El método da a graphene muchas arrugas, aspereza y otros defectos.

Pero también tiene ventajas: Hay buenas perspectivas de la producción de graphene de la área extensa en una escala industrial. El graphene del CVD se puede también quitar fácilmente de la hoja de cobre en la cual crece y se levanta sobre una oblea de silicio, que es el material del estándar de industria del semiconductor.

Aunque la calidad del material sea lejos de ser perfecto, el grupo de investigación puede ahora demostrar los parámetros de la vuelta que son hasta seis veces más arriba que ésos divulgados previamente para el graphene del CVD en un substrato similar.

“Nuestras medidas demuestran que la señal de la vuelta está preservada en los canales del graphene que son hasta 16 micrómetros largos. La duración sobre la cual las vueltas permanecen alineadas se ha medido para ser durante un nanosegundo,” dice al investigador Venkata Kamalakar de Chalmers que es el primer autor del artículo.

“Esto es prometedor porque sugiere que los parámetros de la vuelta puedan ser mejorados más a fondo mientras que desarrollamos el método de fabricación.

Que los investigadores se están centrando en hasta dónde la corriente de la vuelta se puede comunicar no se debe pensar en como apenas estando en el envío de la información en un nuevo material o el reemplazo de los metales o de los semiconductores por el graphene. La meta en lugar de otro es totalmente una nueva manera de realizar operaciones lógicas y de almacenar la información. Un concepto que, si es acertado, tomaría a tecnología digital una medida más allá de la dependencia actual de los semiconductores.

“Graphene es un buen conductor y no tiene ningún boquete de venda. Pero en spintronics no hay necesidad de boquetes de venda de cambiar en medio por intervalos, de uno y de cero. Esto es controlada en lugar de otro por el electrón hacia arriba o hacia abajo hace girar orientaciones,” rociada de Saroj explica.

Una meta a corto plazo ahora es construir un componente lógico que, no desemejante de un transistor, se componga de graphene y de materiales magnéticos.

Si el spintronics puede substituir eventual completamente sigue habiendo la tecnología de semiconductor es un no se sabe, mucha investigación. Pero el graphene, con sus capacidades excelentes de la conducción de la vuelta, es altamente probable ofrecer en este contexto.

Los hechos/éste son vuelta:

La vuelta es una característica mecánica del quántum de partículas elementales, que entre otras cosas da lugar al fenómeno del magnetismo. La vuelta se puede dirigir cualquiera hacia arriba o hacia abajo. Para los electrones en una corriente eléctrica normal, la vuelta se distribuye aleatoriamente, y la corriente no lleva ninguna señal de la vuelta. Pero con la ayuda de los imanes, los electrones que se alimentan en un conductor se pueden polarizar, que lo significa todos hacen su vuelta dirigir hacia arriba o hacia abajo. Usted podría comparar los electrones a una serie de pequeñas agujas del compás, señalando todo hacia el norte o al sur. El desafío es mantener este estado bastante tiempo y sobre distancias suficientemente largas.

Hechos/porqué la vuelta trabaja en graphene:

La vuelta de electrones se puede disturbar fácilmente por factores ambientales. Los átomos y sus estructuras cristalinas en el material conductor tienen un campo eléctrico, que es percibido como campo magnético por los electrones que acometen cerca. Pero como el carbón es un átomo tan ligero con solamente seis protones dispuestos en una estructura hexagonal simétrica, esta interferencia magnética será muy limitada.

La vuelta interna en un núcleo atómico es también una fuente potencial de interferencia. Pero la vuelta neta del núcleo es insignificante, pues la mayoría de los átomos de carbón está del isótopo C12, con tantos neutrones como protones.

Hechos/tres maneras de producir el graphene:

Los premios Nobel Geim y Novoselov fabricaron el graphene del grafito usando la cinta ordinaria del hogar. Los métodos similares se utilizan hoy para producir el graphene de la alta calidad. Pero los pedazos son pequeños. La compañía de Graphensic, creada por los investigadores en la universidad sueca de Linköping, fabrica el graphene de la área extensa que “se cultiva” de un substrato del carburo de silicio.

En la Universidad Tecnológica de Chalmers, el graphene de la área extensa se produce usando el método de la deposición de vapor químico (CVD). Para el estudio en comunicaciones de la naturaleza, los investigadores han utilizado el graphene del CVD comprado de la compañía Graphenea en España.

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