Magnetismo do grafeno revelado com CIQTEK SNVM em Nature Materials

Nature Materials | Visualizando o Magnetismo do Grafeno: A tecnologia SNVM da CIQTEK possibilita um avanço crucial na espintrônica do grafeno

October 30, 2025

Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Haomin Wang, do Instituto de Microssistemas e Tecnologia da Informação de Xangai, da Academia Chinesa de Ciências, obteve avanços significativos no estudo do magnetismo de nanorribons de grafeno em ziguezague (zGNRs) utilizando a técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Microscópio de Varredura NV CIQTEK (SNVM) .

Com base em pesquisas anteriores, a equipe fabricou sulcos atômicos orientados em nitreto de boro hexagonal (hBN) por meio de pré-corrosão com nanopartículas metálicas e sintetizou nanorribons de grafeno com quiralidade controlada dentro desses sulcos através de um método de deposição química de vapor catalítica em fase vapor (CVD). Os zGNRs resultantes, com largura de aproximadamente 9 nm, incorporados na rede de hBN, exibiram propriedades magnéticas intrínsecas, que foram confirmadas experimentalmente pela primeira vez usando microscopia de contraste de fase (SNVM) combinada com medidas de transporte magnético.

Este trabalho inovador estabelece uma base sólida para o desenvolvimento de dispositivos espintrônicos baseados em grafeno. O estudo, intitulado “Indícios de magnetismo em nanorribons de grafeno em ziguezague incorporados em uma rede hexagonal de nitreto de boro” , foi publicado na renomada revista Materiais da Natureza .

Graphene Magnetism Revealed with CIQTEK SNVM in Nature Materials https://doi.org/10.1038/s41563-025-02317-4

Entendendo o Magnetismo do Grafeno

O grafeno, como um material bidimensional único, exibe magnetismo eletrônico em orbitais p que difere fundamentalmente do magnetismo localizado em orbitais d/f encontrado em materiais convencionais. Essa distinção abre novas direções para a exploração do magnetismo quântico baseado em carbono. Nanofitas de grafeno em ziguezague (zGNRs) são particularmente promissoras para aplicações em espintrônica devido aos seus estados eletrônicos magnéticos previstos próximos ao nível de Fermi. No entanto, a detecção do magnetismo de zGNRs por meio de medidas de transporte elétrico permanece um grande desafio.

As principais dificuldades incluem o comprimento limitado das nanorribas sintetizadas de baixo para cima, o que complica a fabricação de dispositivos, e as bordas quimicamente reativas que levam à instabilidade ou dopagem não homogênea. Além disso, em zGNRs estreitas, o forte acoplamento antiferromagnético entre os estados de borda dificulta a detecção elétrica de sinais magnéticos. Esses desafios têm impedido a observação direta do magnetismo intrínseco em zGNRs.

SNVM revela sinais magnéticos à temperatura ambiente.

A incorporação de zGNRs em uma rede de hBN aumenta a estabilidade das bordas e introduz campos elétricos internos, proporcionando um ambiente ideal para o estudo do magnetismo. SNVM de temperatura ambiente da CIQTEK , os pesquisadores pela primeira vez foram visualizados diretamente sinais magnéticos em zGNRs em condições ambientais. .

Figure 1. Magnetic measurement of zGNRs embedded in a hexagonal boron nitride lattice using the Scanning NV Microscope

Figura 1. Medição magnética de zGNRs incorporados em uma rede hexagonal de nitreto de boro usando o Microscópio NV de Varredura.

Em medições de transporte elétrico, os transistores zGNR com largura de ~9 nm demonstraram alta condutividade e comportamento de transporte balístico. Sob campos magnéticos, os dispositivos apresentaram magnetoresistência anisotrópica pronunciada, com variações de resistência de até 175 Ω e uma razão de magnetoresistência de aproximadamente 1,3% a 4 K, que persistiu até 350 K. A histerese magnética apareceu apenas quando o campo magnético foi aplicado perpendicularmente ao plano do zGNR, confirmando a anisotropia magnética. A análise da dependência angular da magnetoresistência indicou que os momentos magnéticos estavam orientados perpendicularmente à superfície da amostra. A diminuição da magnetoresistência com o aumento da tensão entre fonte e dreno e da temperatura revelou interações entre a resposta magnética, o transporte de carga e as vibrações térmicas.

Figure 2. Magnetic transport characteristics of a 9 nm-wide zGNR device embedded in hBN

Figura 2. Características de transporte magnético de um dispositivo zGNR de 9 nm de largura incorporado em hBN.

Ao combinar a imagem SNVM com a caracterização do transporte, este estudo fornece a primeira evidência direta de magnetismo intrínseco em zGNRs incorporados em hBN e demonstra o potencial para o controle do comportamento magnético por meio de campos elétricos. Este trabalho aprofunda a compreensão do magnetismo do grafeno e abre novas oportunidades para o desenvolvimento de dispositivos espintrônicos baseados em grafeno.

Experimente a Imagem Magnética em Nanoescala com CIQTEK SNVM

A CIQTEK convida os pesquisadores a vivenciarem a experiência Microscópio NV de Varredura (SNVM) , um sistema de imagem magnética em nanoescala líder mundial, apresentando uma faixa de temperatura de 1,8 a 300 K, um campo magnético vetorial de 9/1/1 T, resolução espacial magnética de 10 nm e sensibilidade magnética de 2 μT/Hz¹ᐟ².

CIQTEK Scanning NV Microscope CIQTEK SNVM: a versão ambiente e a versão criogênica

O SNVM integra Ressonância magnética detectada opticamente (ODMR) baseada em centro de nitrogênio-vacância (NV) de diamante com tecnologia de varredura por microscopia de força atômica (AFM) Oferece alta resolução espacial, sensibilidade magnética superior, detecção multifuncional e capacidades de imagem não invasivas, tornando-se uma ferramenta essencial para pesquisa em Caracterização de domínios magnéticos, imagens antiferromagnéticas, estudos de supercondutividade e materiais magnéticos bidimensionais. .