Графеновые наноленты станут проводниками цепей молекулярной электроники

Группа испанских исследователей, возглавляемая исследователями из центра CIC (nanoGUNE Cooperative Research Center), добилась существенного прогресса в области так называемой молекулярной электроники, электроники, где роль электронных компонентов выполняют отдельные молекулы различных химических соединений. Испанские ученые разработали метод, позволяющий соединить магнитные молекулы порфирина с графеновыми нанолентами, которые могут выполнять роль нанопроводников, связывающих отдельные компоненты в общую электронную схему.

Порфирин — молекула, подобная по строению молекуле гемоглобина, которая делает возможным процесс фотосинтеза и процесс переноса кислорода потоком крови. Однако исследователи уже некоторое время экспериментируют с магнитными порфиринами и пытаются использовать свойства этих молекул для создания спинтронных устройств.

Спинтроника — это своего рода аналог электроники, только вместо движения электрических зарядов в спинтронике для передачи, хранения и обработки информации используется вращение электронов, спин. Именно это вращение ответственно за проявление магнетизма, когда спины всех электронов материала выравниваются в одном направлении, материал намагничивается и становится постоянным магнитом. А направление магнитного поля, вырабатываемого за счет спинов электронов, можно интерпретировать как аналог логических 0 или 1.

За магнитные свойства молекул порфирина отвечает атом железа, находящийся в самом центре молекулы. И ученым уже известно несколько способов управлять намагниченностью этого атома и использовать эту намагниченность для управления электрическим током, протекающим через молекулу.

Одним из способов управления атомом железа молекулы порфирина является электрический способ, который требует наличия контакта молекулы с проводниками, по которым будет течь электрический ток. В качестве этих проводников испанские исследователи использовали графеновые наноленты, изготовленные с атомарной точностью. Крайние атомы этих нанолент, подведенных к определенному участку молекулы, устанавливали ковалентную связь с атомами молекулы.

«Это позволяет нам пропускать через молекулу электрический ток в необходимом нам направлении» — рассказывает профессор Начо Паскуаль (Nacho Pascual), — «Более того, молекула полностью сохраняет свои магнитные свойства и после создания дополнительных ковалентных связей. Своей работой мы вошли в совершенно новую область, которая является симбиозом молекулярной электроники и спинтроники. И мы дали этой области неофициальное название «молекулярная спинтроника»».

В будущем испанские исследователи планирую разработать более надежные технологии управления магнитными молекулами при помощи электрических токов, подаваемых через графеновые ленты. «После этого уже можно будет думать о создании реальных молекулярных спинтронных устройств и их практическом использовании» — рассказывает профессор Паскуаль.