Для того, чтобы графен можно было использовать в электронных устройствах, таких как полевые транзисторы, его необходимо превратить в полупроводник. Подходящий способ осуществить такое преобразование был найден в 2010 г. сотрудниками швейцарского исследовательского института Empa. Им удалось тогда вырастить на металлической основе из особым образом сконструированных молекул-прекурсоров графеновые наноленты (Graphene Nanoribbons, GNR), обладавших запрещенной зоной, размер которой был обратно пропорционален их ширине. Авторы метода тогда дополнительно усовершенствовали его, используя атомы примесей для «легирования» нанолент и настройки их электронных свойств.

В новой работе, о которой сообщает журнал Nature, команда Empa, возглавляемая Романом Фазелем (Roman Fasel), вместе с коллегами из Института полимерных исследований им. Макса Планка в Майнце (Германия) и Дрезденского технологического университета, добилась успеха в изготовлении GNR с краями, имеющими форму идеального зигзага.

Отличительная особенность этих GNR заключается в том, что электроны возле зигзагообразного края имеют одинаково ориентированные спины, причём для разных краев наноленты они противоположны — так называемая антиферромагнитная связь. Таким образом, графеновая лента напоминает магистраль с двумя независимыми встречными полосами — со спином, направленным вверх или вниз.

Вводя структурные дефекты на краях, либо воздействуя внешними электрическими, оптическими или магнитными сигналами из таких GNR можно конструировать спиновые барьеры и спиновые фильтры, расходующие энергию только на включение или выключение. Такие наноустройства составят необходимую основу для получения эффективного транзистора.

Уникальные свойства зигзагообразных GNR делают их очень интересными для спинтроники. Возможность использования как заряда, так и спина, позволит реализовать с их помощью абсолютно новые компоненты, например, устройства адресуемой энергонезависимой магнитной памяти.