Una ragnatela di grafene per intrappolare molecole magnetiche

Tra le potenzialità delle molecole magnetiche, sorta di nano-calamite di pochi miliardesimi di metro, c'è quella di poter funzionare come la più piccola unità nella quale registrare un bit di informazione. Per sviluppare nuove generazioni di memorie magnetiche con densità sempre crescente diventa cruciale poter leggere minuscole strutture magnetiche che nel prossimo futuro dovranno avere dimensioni confrontabili con quelle di una molecola. Il dispositivo ultra-sensibile che abbiamo realizzato presso l'Istituto di Nanoscienze del Cnr di Modena consente di leggere una memoria magnetica di queste dimensioni. Per realizzarlo abbiamo depositato molecole magnetiche su uno strato di grafene, foglio monoatomico di carbonio, che ha funzionato come una sorta di sensibilissima ragnatela in grado di intercettare il flusso magnetico di una molecola, e di produrre un segnale elettrico quando la molecola inverte la sua polarità magnetica. Il risultato è l'esito di tre anni di ricerca e una serie di traguardi intermedi. Le misure sono state fatte a temperature prossime allo zero assoluto, per vedere soltanto le proprietà fondamentali del grafene e delle molecole e limitare il rumore. Questo risultato apre almeno due strade importanti: da un lato il nuovo dispositivo si comporta come una valvola magnetica simile a quelle utilizzate nelle testine degli hard disks oggi in commercio, ma con dimensioni laterali almeno 100 volte più piccole. Dall''altro, è anche possibile pensare ad applicazioni nella rivelazione di molecole biologiche marcate con una molecola magnetica, da usare per i sensori integrati nei cosidetti lab-on-a-chip. La strada da percorrere per avere dispositivi funzionanti in condizioni ambiantali ordinarie è ancora lunga, ma la ricerca ha confermato che esistono oggi tutti i presupposti per sviluppare questi elementi. 

Autori: Andrea Candini, Svetlana Klyatskaya, Mario Ruben, Wolfgang Wernsdorfer and Marco Affronte

Titolo: Graphene Spintronic Devices with Molecular Nanomagnets

Rivista: Nano Letters

Anno: 2011

Riferimenti bibliografici: 11 (2011), 2634-2639