Los investigadores de la Universidad de Witwatersrand han encontrado formas de controlar el transporte de espín en las redes del conductor eléctrico más pequeño conocido por el hombre.
Al unir químicamente las nanopartículas del elemento de tierras raras, el gadolinio, a los nanotubos de carbono, los investigadores han descubierto que la conductividad eléctrica en los nanotubos se puede aumentar incorporando las propiedades de rotación del gadolinio que surge de su naturaleza magnética.En pocas palabras, la presencia de un imán en un medio de transferencia de electrones introduce otro grado de libertad que mejora la transferencia de electrones, pero solo si se ajusta con precisión.
Descubierto en Japón en 1993, los nanotubos de carbono son los tubos más delgados del universo, que consisten en un cilindro de átomos de carbono individuales. En el momento de su descubrimiento era revolucionario, y se esperaba que pudiera reemplazar al silicio en los circuitos electrónicos,como microchips y discos duros de computadoras.
"Los nanotubos de carbono son conocidos por su capacidad para transportar una gran cantidad de corriente eléctrica y son muy fuertes. Son muy delgados, pero los electrones pueden moverse muy rápido en ellos, con velocidades de hasta Gigahertz o Terahertz, y cuando se acoplan aLos nanoimanes amplían en gran medida la funcionalidad de los nanotubos de carbono, lo que se requiere para avanzar en la tecnología moderna a través del desarrollo de dispositivos espintrónicos de alta velocidad ", dice Siphephile Ncube, estudiante de doctorado en la Wits School of Physics y autora principal del estudio.la investigación fue publicada en Informes científicos el miércoles 23 de mayo de 2018.
Durante su doctorado, Ncube colaboró con un equipo de investigadores de la Universidad de Witwatersrand, la Universidad de Johannesburgo y la Universidad Paul Sabatier en Francia. Los investigadores unieron químicamente las nanopartículas de gadolinio en la superficie de los nanotubos de carbono para evaluar si el magnetismo aumentao inhibe la transferencia de electrones a través del sistema. Las mediciones para interrogar el efecto de las nanopartículas magnéticas en una red de nanotubos de carbono de paredes múltiples se llevaron a cabo en el Laboratorio de Física de Transporte a Nanoescala NSTPL en Wits. Esta instalación está dedicada a la nueva nano-electrónica y fue iniciado por el programa insignia NRF Nanotecnología.
"Encontramos que el efecto de las nanopartículas magnéticas se lee en el transporte electrónico de los nanotubos. Debido a la presencia del imán, los electrones se polarizan por rotación y la transferencia de carga depende del estado magnético del gadolinio. Cuando los polos magnéticos generales del gadolinio están alineados de manera opuesta, causa una mayor resistencia en los nanotubos y ralentiza los flujos de electrones. Cuando los polos magnéticos están desalineados, tiene una baja resistencia y ayuda al transporte de electrones ", dice NcubeEste fenómeno se conoce como Efecto de válvula giratoria, que encuentra una amplia aplicación en el desarrollo de unidades de disco duro utilizadas para el almacenamiento de datos.
Ncube comenzó su investigación sobre nanotubos de carbono como estudiante de maestría en la Wits School of Physics en 2011, donde hizo nanotubos de carbono de pared simple, estableciendo una técnica de síntesis láser. Su trabajo, que condujo a la publicación de varios artículos de investigación enel campo, se realizó con instrumentos del Programa CSIR National Laser Center Rental Pool. También es la primera investigadora en África en construir un dispositivo electrónico que puede medir las propiedades de transferencia de electrones de los nanotubos de carbono acoplados a nanopartículas magnéticas. Fue financiado porEl Centro de Excelencia DST-NRF en Materiales Fuertes.
"La investigación de Ncube estableció el gran potencial de los nanotubos de carbono para dispositivos de conmutación ultrarrápida y aplicaciones de memoria magnética, una realización en la que hemos estado trabajando desde el establecimiento de la instalación de NSTPL en 2009", dice el supervisor de doctorado de Ncube, profesor Somnath Bhattacharyya."Hasta la fecha, los nanotubos modificados han demostrado un buen transporte de espín para dispositivos fabricados con nanotubos individuales. Por primera vez hemos demostrado el transporte de electrones mediado por espín en una red de nanotubos sin incorporación de cables magnéticos". El proyecto es parte de los objetivos descritos enel programa insignia de nanotecnología NRF.
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Materiales proporcionado por Universidad de Witwatersrand . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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