Grafen fortsätter överraska med sina imponerande elektromagnetiska egenskaper, och en grupp forskare vid University of Manchester har använt materialet för att aktivt slå av och på mikroskopiska magnetfält. En upptäckt som kan ha enorm innebörd för bland annat hårddiskar.

I en modern hårddisk används skivor täckta med tunna lager av magnetiska material. Ett magnetiskt material eller objekt, som en vanlig stavmagnet eller för den delen en atom, har ett magnetfält som kan ha två olika riktningar, upp eller ner i atomsammanhang, nord eller syd i makroskopiska magnetsammanhang. Genom att sedan skifta små områden på hårddiskens skiva mellan de två riktningarna kan man lagra data som värde 1 eller 0.

Området inom fysiken, elektroniken och materialforskningen som arbetar med manipulation av magnetfält inom elektroniska sammanhang kallas för spinntronik, då magnetfält kan knytas till en egenskap hos partiklar som kallas spinn. Även om det är kvantmekanik med i spelet och det inte är riktigt så enkelt som att atomerna roterar kring en axel på det sätt vi är vana att tänka oss, så är det så man oftast beskriver spinn. Det hänger också ihop med att elektriska laddningar som rör sig cirkulärt, exempelvis runt i en spole, ger upphov till riktade magnetfält.

Ett stort problem inom spinntroniken och hårddiskteknologin är att dagens metoder, även om de är tekniskt avancerade, fortfarande bygger på gamla principer och inte kan ge samma prestanda som komponenter som bygger på transistorer. Transistorer kan byta sitt läge betydligt snabbare än vad en skrivarm på en hårddisk kan ändra magnetfältet på en platta.

Grafen till undsättning

Vad man därför länge har letat efter är en teknik där man kan kontrollera små magnetfält på samma sätt som man kontrollerar strömmar och spännigar med transistorer. Och nu har forskare från University of Manchester hittat en egenskap hos kolstrukturen grafen som kan vara ett genombrott i utvecklandet av sådan teknik.

Grafen är en struktur av kol som kan beskrivas som ett hönsnät av atomer, en atom tjockt, där kolatomerna är bundna till varandra i ett hexagonalt mönster. Om en av dessa atomer skulle plockas bort så bildas hålrum i mönstret som på engelska brukar kallas ”vacancies”. I dessa hålrum kan fria elektroner samlas och bilda elektronmoln. Och där det finns elektoner i rörelse finns det också magnetfält.

NFeGraphene

Simulering av ett hålrum i ett lager grafen. Bild: Linköpings universitet

 

Forskarna använde den här effekten och har lyckats kontrollera framkallande och upplösande av elektronmolnen. Om den här tekniken är skalbar innebär det att man på pappret kan skapa lagringsenheter där ett hålrum i ett lager grafen representerar en digital bit, som sedan kan få värdet 1 (magnetiskt elektronmoln) eller 0 (inget magnetiskt elektronmoln).

Spinntronikens heliga gral

Detta banar väg för magnetiska grafenbaserade komponenter i stil med transistorer som kan användas för lagring som är betydligt snabbare än vad som erbjuds av hårddiskar idag och potentiellt säkrare än vad som erbjuds av dagens flashlagring, där laddning i transistorerna bevarar data. Tekniken skulle även kunna användas för förbättringar inom olika typer av sensorer.

”This breakthrough allows us to work towards transistor-like devices in which information is written down by switching graphene between its magnetic and non-magnetic states. These states can be read out either in the conventional manner by pushing an electric current through or, even better, by using a spin flow. Such transistors have been a holy grail of spintronics.” –  Dr. Irina Grigorieva, University of Manchester

Det är dock inte bara guld och gröna skogar med grafen då dessa hålrum markant kan minska den styrka och ledningsförmåga som materialet gjort sig känt för. Överlag fortsätter dock grafen imponera inom materialvetenskapen och förhoppningsvis dröjer det inte länge innan vi kan se dess påverkan även i vår konsumentelektronik.

Källa: TG Daily

Relaterade nyheter:


Annons

3
Leave a Reply

Please Login to comment
3 Comment threads
0 Thread replies
0 Followers
 
Most reacted comment
Hottest comment thread
3 Comment authors
S0urcerr0RCarl HolmbergAndreas G Recent comment authors
  Subscribe  
senaste äldsta flest röster
Notifiera vid
Andreas G
Medlem

Kom att tänka på denna:

[imgcomment image[/img]

Det gäller ju egentligen alla basforskning. Det är skithäftiga saker som kommer fram, men steget till en kommersiell produkt är ofta långt 🙁

Carl Holmberg
Gäst
Carl Holmberg

[quote name=”Andreas G”]Det gäller ju egentligen alla basforskning. Det är skithäftiga saker som kommer fram, men steget till en kommersiell produkt är ofta långt :sad:[/quote]

Dessvärre, inte minst vad gäller grafen som fortfarande har så pass mycket grundforskning kvar att utvinna :/

S0urcerr0R
Medlem
S0urcerr0R

Vi får se om dom hinner utveckla detta till nått kommersiellt inom en snar framtid.
Minns mitten på 90-talet när dom demade minneskort som påstods kunna ersätta HDD’s i datorer, men det tog många år innan kapacitet o hastighet tillät det.