Magnetismo del grafeno revelado con CIQTEK SNVM en Nature Materials

Nature Materials | Visualización del magnetismo del grafeno: CIQTEK SNVM permite un avance clave en la espintrónica del grafeno

October 30, 2025

Un equipo de investigación liderado por el profesor Haomin Wang del Instituto de Microsistemas y Tecnología de la Información de Shanghai, perteneciente a la Academia China de Ciencias, ha logrado avances significativos en el estudio del magnetismo de las nanobandas de grafeno en zigzag (zGNR) utilizando la técnica de magnetización por láser de barrido (MST). Microscopio de escaneo NV CIQTEK (SNVM) .

Partiendo de investigaciones previas, el equipo fabricó surcos atómicos orientados en nitruro de boro hexagonal (hBN) mediante un pregrabado con nanopartículas metálicas y sintetizó nanorribones de grafeno con control quiral dentro de estos surcos mediante un método de deposición química de vapor catalítica (CVD) en fase vapor. Los nanorribones de grafeno (zGNR) resultantes, de aproximadamente 9 nm de ancho e incrustados en la red de hBN, exhibieron propiedades magnéticas intrínsecas, las cuales se confirmaron experimentalmente por primera vez mediante la técnica de magnetometría de superficie (SNVM) combinada con mediciones de transporte magnético.

Este trabajo pionero sienta una base sólida para el desarrollo de dispositivos espintrónicos basados en grafeno. El estudio, titulado “Indicios de magnetismo en nanorribones de grafeno en zigzag incrustados en una red hexagonal de nitruro de boro” , fue publicado en la renombrada revista Materiales de la naturaleza .

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

Comprender el magnetismo del grafeno

El grafeno, como material bidimensional único, exhibe magnetismo electrónico en orbitales p que difiere fundamentalmente del magnetismo localizado en orbitales d/f presente en los materiales convencionales. Esta distinción abre nuevas vías para explorar el magnetismo cuántico basado en carbono. Las nanobandas de grafeno en zigzag (zGNR) son especialmente prometedoras para aplicaciones espintrónicas debido a sus estados electrónicos magnéticos predichos cerca del nivel de Fermi. Sin embargo, la detección del magnetismo de las zGNR mediante mediciones de transporte eléctrico sigue siendo un gran desafío.

Las principales dificultades incluyen la longitud limitada de las nanobandas sintetizadas mediante el método ascendente, lo que complica la fabricación de dispositivos, y los bordes químicamente reactivos que provocan inestabilidad o dopaje no homogéneo. Además, en las zGNR estrechas, el fuerte acoplamiento antiferromagnético entre los estados de borde dificulta la detección eléctrica de señales magnéticas. Estos desafíos han impedido la observación directa del magnetismo intrínseco en las zGNR.

SNVM revela señales magnéticas a temperatura ambiente

La incorporación de zGNR dentro de una red de hBN mejora la estabilidad de los bordes e introduce campos eléctricos internos, proporcionando un entorno ideal para el estudio del magnetismo. SNVM de temperatura ambiente de CIQTEK , los investigadores Se visualizaron directamente señales magnéticas en zGNR por primera vez en condiciones ambientales. .

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

Figura 1. Medición magnética de zGNRs incrustados en una red hexagonal de nitruro de boro utilizando el microscopio NV de barrido.

En las mediciones de transporte eléctrico, los transistores zGNR de ~9 nm de ancho demostraron alta conductividad y un comportamiento de transporte balístico. Bajo campos magnéticos, los dispositivos mostraron una marcada magnetoresistencia anisotrópica, con cambios de resistencia de hasta 175 Ω y una relación de magnetoresistencia de aproximadamente el 1,3 % a 4 K, que persistió hasta los 350 K. La histéresis magnética apareció solo cuando el campo magnético se aplicó perpendicularmente al plano del zGNR, lo que confirmó la anisotropía magnética. El análisis de la dependencia angular de la magnetoresistencia indicó que los momentos magnéticos estaban orientados perpendicularmente a la superficie de la muestra. La disminución de la magnetoresistencia al aumentar la tensión fuente-drenaje y la temperatura reveló interacciones entre la respuesta magnética, el transporte de carga y las vibraciones térmicas.

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

Figura 2. Características de transporte magnético de un dispositivo zGNR de 9 nm de ancho embebido en hBN

Al combinar la obtención de imágenes SNVM con la caracterización del transporte, este estudio proporciona la primera evidencia directa de magnetismo intrínseco en zGNR incrustados en hBN y demuestra el potencial del control del comportamiento magnético mediante campos eléctricos. Este trabajo profundiza en la comprensión del magnetismo del grafeno y abre nuevas oportunidades para el desarrollo de dispositivos espintrónicos basados en grafeno.

Experimente la imagen magnética a nanoescala con CIQTEK SNVM

CIQTEK invita a los investigadores a experimentar el Microscopio NV de escaneo (SNVM) , un sistema de imágenes magnéticas a nanoescala líder en el mundo que cuenta con un rango de temperatura de 1,8–300 K, un campo magnético vectorial de 9/1/1 T, una resolución espacial magnética de 10 nm y una sensibilidad magnética de 2 μT/Hz¹ᐟ².

CIQTEK Scanning NV Microscope CIQTEK SNVM: la versión ambiental y la versión criogénica

La SNVM integra resonancia magnética detectada ópticamente (ODMR) basada en centros de nitrógeno-vacante (NV) de diamante con tecnología de escaneo de microscopía de fuerza atómica (AFM) Ofrece alta resolución espacial, sensibilidad magnética superior, detección multifuncional y capacidades de imagen no invasivas, lo que la convierte en una herramienta esencial para la investigación en Caracterización de dominios magnéticos, imágenes antiferromagnéticas, estudios de superconductividad y materiales magnéticos bidimensionales .