Từ tính trong graphene: đột phá cho ngành spintronics?

Graphene là vật liệu carbon, ở dạng thù hình đặc biệt tấm phẳng dày bằng một lớp nguyên tử của các nguyên tử cácbon với liên kết sp2 tạo thành dàn tinh thể hình tổ ong. Có thể tạm hiểu là nhiều lớp graphene sẽ tạo thành than chì (graphit) quen thuộc mà ta vẫn biết. Graphene được coi là vật liệu tuyệt vời, sẽ thay thế Si trong ngành điện tử trong một tương lai rất gần nhờ những tính chất điện, nhiệt tuyệt vời của nó. “Chiến công” đầu tiên của graphene là đem lại giải Nobel Vật lý cho hai nhà nghiên cứu Andrei GeimKonstantin Sergeevich Novoselov đang làm việc tại Đại học Manchester (Anh Quốc) vào năm 2010. Hiện nay graphene vẫn là một chủ đề nóng bỏng trên thế giới và nhiều quốc gia đang đổ tiền đầu tư nhằm chiếm được tiện nghi đầu tiên của “thời đại graphene”.

Hình 1. Hình ảnh chụp AFM cấu trúc graphene được chế tạo (Theo Appl. Phys. Lett. 99, 183111 (2011)).

Bên cạnh đó, kỷ nguyên của spintronics vẫn đang tiếp tục nhưng có vẻ như các nhà nghiên cứu đang cạn các ý tưởng mới, và người ta đang có cảm tưởng thế giới spintronics bắt đầu bước vào thời kỳ “tăng trưởng chậm”. Việc tìm ra một loại vật liệu mang tính dẫn kiểu Si có từ tính, có khả năng truyền spin đi xa vẫn là một vấn đề lớn của spintronics. Hiện tại thì Si vẫn là một môi trường sử dụng “bất đắc dĩ” cho kỹ thuật truyền spin bởi Si quá quen thuộc với công nghệ linh kiện bán dẫn (mặc dù Si hoàn toàn không có từ tính). Phát hiện mới đây của nhóm các nhà khoa học Nhật Bản và Pháp về từ tính ở nhiệt độ phòng trong vật liệu graphene có lẽ sẽ tạo ra một hướng thay thế cho Si trong công nghệ spintronics. Tôi hơi ngạc nhiên vì nhóm nghiên cứu chỉ công bố trên tạp chí Applied Physics Letters (Hội Vật lý Hoa Kỳ), một tạp chí có impact factor không phải là cao (tất nhiên APL vẫn là một tạp chí có uy tín lớn). Tôi nghĩ các kết quả này đủ mạnh để có thể công bố trên các tạp chí có impact factor cao hơn, đại loại như Nature Materials hay Nature Nanotechnology. Nhóm nghiên cứu có tiết lộ rằng họ còn giữ nhiều kết quả lý thú hơn và chuẩn bị “cưa bom” trên tạp chí “đỉnh hơn” là Physical Review Letters. Tôi rất nóng lòng đón chờ kết quả này được công bố.

Hình 2. Các đường cong từ trễ của các mẫu thể hiện tính sắt từ ở nhiệt độ phòng (Theo Appl. Phys. Lett. 99, 183111 (2011)).

Nhóm nghiên cứu đã bỏ qua kỹ thuật quang khắc để tạo mẫu bằng cách phát triển một phương pháp mới với việc sử dụng các lỗ xốp nano (nanopore). Các nhà nghiên cứu đã sử dụng các ôxit nhôm xốp có các lỗ nhỏ để ăn mòn graphene với các lỗ dạng tổ ong, và đây chính là cơ chế để tạo ra từ tính trong vật liệu (theo lời giải thích của nhóm). Rất hi vọng từ tính trong graphene có thể sớm được phát triển và giải thích một cách chi tiết hơn. Tôi tin rằng đây sẽ là một hướng đột phá cho kỷ nguyên spintronics sắp tới. Có thể đọc toàn văn bài báo tại đây.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s