Grafeen-nanorollen voor magnetische detectie
op
Magnetische detectieapparaten maken veelal gebruik van anisotropische magnetoweerstand (AMR), een effect dat voor het eerst werd beschreven door Lord Thomson in 1857. Thomson stelde vast dat de weerstand van ferromagnetische materialen afhankelijk is van de relatieve hoek tussen de elektrische stroom en het magnetisch veld. De prestaties van AMR-detectieapparatuur hangen voor een groot deel af van de relatieve verandering tussen de maximale en minimale weerstand. Deze relatieve verandering is voor overgangsmetalen en legeringen hiervan, die veel worden gebruikt in AMR-sensoren, niet meer dan een paar procent.
Carmine Ortix (Universiteit Utrecht) voorspelde, samen met Ching-Hao Chang van het Leibniz Instituut voor Vaste Stof- en Materiaalonderzoek te Dresden, dat een gigantisch AMR-effect in een speciale nanostructuur theoretisch mogelijk is. “We onderzochten een zogenaamde koolstofnanorol, die eigenlijk niets anders is dan een opgerolde laag grafeen”, aldus Ortix. “Wanneer de koolstofnanorol in een relatief zwak magnetisch veld wordt geplaatst, treedt er een ongeëvenaard AMR-effect op van zo’n 80 percent.”
Dit komt door de bijzondere spiraalachtige kokervorm van de koolstofnanorol. De geometrie maakt de natuurlijke formatie van ‘snake orbits’ mogelijk. Dit zijn ongewone electronenbanen van ladingdragers die zich heen en weer kronkelend verplaatsen. Het aantal ‘snake orbits’ verandert afhankelijk van de richting van een extern aangebracht magnetisch veld. De anisotropische magnetoweerstand is daarom geometrisch en vereist geen magnetisme of de zogenaamde spin-baanwisselwerking, die essentieel zijn voor het conventionele AMR-effect.”

Discussie (0 opmerking(en))