Ультратонкие электромагниты из графена

Девятнадцать лет назад был открыт графен. Теперь этот моноатомный слой углерода, который отлично проводит электрический ток, широко известен как поистине чудесный материал для сверхкомпактной электроники. Недавно международная группа ученых из Университета Дуйсбурга-Эссена, которую возглавляет профессор Мартин Миттендорф (Martin Mittendorff), сделала большой шаг в изучении его электромагнитных свойств и применений. При облучении микрометровых графеновых дисков короткими импульсами терагерцовых волн физики получили сильные магнитные поля.

Для эксперимента ученые с помощью традиционной полупроводниковой технологии создали тысячи дисков на чипе, а затем облучали их интенсивными импульсами, которые генерировал лазер на свободных электронах. Эти импульсы длились всего 10 пикосекунд. В момент облучения магнитные поля чипа достигали величины в 0,5 Тесла, что в 10 тысяч раз выше магнитного поля Земли и в миллион раз превосходит поля, которые удавалось возбуждать в наночастицах золота.

Для достижения такой эффективности генерации ученые применили круговую поляризацию излучения. Именно она заставляла свободные электроны графеновых дисков создавать круговые токи на поверхности чипа, которые порождали магнитное поле. В эксперименте оно не меняло свое направление, как это бывает во многих других экспериментах.

Мартин Миттендорф удивляется, что прежде никто не проводил подобных исследований, потому что, с точки зрения физика, их идея проста и очевидна. Профессор планирует использовать открытое явление для изучения кратковременного воздействия сильных магнитных полей на различные материалы.

Новый эффект также найдет применение в электронных технологиях будущего. Он поможет создавать очень быстрые и точные приборы для магнитного переключения. Это важно и для магнитного хранения информации, и для спинтроники — одной из технологий магнитной электроники. Исследователи надеются, что графеновые диски помогут контролировать спинтронные чипы будущего. Дело остается за компактными источниками терагерцового излучения, которые сейчас активно разрабатывают в мире. Статью об исследовании можно скачать на сайте издания Nature Communications.