Ilustración de fenómenos espintrónicos emergentes en una heteroestructura 2D de van der Waals. El grafeno actúa como un canal de transporte de espín ideal dada su larga duración de relajación de espín. En el centro del canal se utilizan dos contactos magnéticos para inyectar o detectar eléctricamente la corriente de espín. La necesidad de contactos magnéticos se evita mediante el uso de heteroestructuras de grafeno y dicalcogenuros de metales de transición, que permiten la inyección óptica directa de espín (arriba a la izquierda) y la conversión directa de carga a espín (abajo a la derecha). Crédito: Reseñas de Física moderna (2020). DOI:10.1103 / RevModPhys.92.021003
Un equipo de investigadores con sede en Manchester, Los países bajos, Singapur, España, Suiza y EE. UU. Han publicado una nueva revisión sobre un campo del desarrollo de dispositivos informáticos conocido como espintrónica, que podría ver el grafeno utilizado como bloque de construcción para la electrónica de próxima generación.
Los recientes avances y fenómenos teóricos y experimentales en los estudios del transporte de espín electrónico en grafeno y materiales bidimensionales (2-D) relacionados han surgido como un área fascinante de investigación y desarrollo.
La espintrónica es la combinación de electrónica y magnetismo, a nanoescala y podría conducir a la electrónica de alta velocidad de próxima generación. Los dispositivos espintrónicos son una alternativa viable para la nanoelectrónica más allá de la ley de Moore, ofreciendo mayor eficiencia energética y menor disipación en comparación con la electrónica convencional, que depende de las corrientes de carga. En principio, podríamos tener teléfonos y tabletas que funcionen con memorias y transistores basados en espines.
Como se publicó hoy en APS Journal Revisión de la física moderna , la revisión se centra en las nuevas perspectivas que brindan las heteroestructuras y sus fenómenos emergentes, incluyendo efectos de órbita giratoria habilitados por proximidad, acoplar el giro a la luz, sintonía eléctrica y magnetismo bidimensional.
La persona promedio ya encuentra espintrónica en computadoras portátiles y PC, que ya utilizan espintrónica en forma de sensores magnéticos en los cabezales de lectura de las unidades de disco duro. Estos sensores también se utilizan en la industria automotriz.
Spintronics es un nuevo enfoque para desarrollar electrónica en el que tanto los dispositivos de memoria (RAM) como los dispositivos lógicos (transistores) se implementan con el uso de 'spin', que es la propiedad básica de los electrones que hace que se comporten como pequeños imanes, así como la carga electrónica.
Dr. Ivan Vera Marun, El profesor de física de la materia condensada en la Universidad de Manchester dijo:"El progreso continuo en la espintrónica del grafeno, y más ampliamente en heteroestructuras 2-D, ha resultado en la creación eficiente, transporte, y detección de información de espín utilizando efectos previamente inaccesibles al grafeno solo.
"A medida que continúan los esfuerzos en los aspectos fundamentales y tecnológicos, Creemos que el transporte de espín balístico se realizará en heteroestructuras 2-D, incluso a temperatura ambiente. Dicho transporte permitiría el uso práctico de las propiedades mecánicas cuánticas de las funciones de onda de electrones, poniendo espines en materiales 2-D al servicio de futuros enfoques de computación cuántica ".
El transporte de espín controlado en grafeno y otros materiales bidimensionales se ha vuelto cada vez más prometedor para aplicaciones en dispositivos. De particular interés son las heteroestructuras a medida, conocidas como heteroestructuras de van der Waals, que consisten en pilas de materiales bidimensionales en un orden controlado con precisión. Esta revisión ofrece una descripción general de este campo en desarrollo de la espintrónica del grafeno y describe el estado de la técnica experimental y teórico.
Ya se están produciendo miles de millones de dispositivos espintrónicos, como sensores y memorias. Cada unidad de disco duro tiene un sensor magnético que usa un flujo de giros, y los chips de memoria magnética de acceso aleatorio (MRAM) son cada vez más populares.
Durante la ultima decada, Se han obtenido resultados interesantes en el campo de la espintrónica del grafeno, evolucionando a una próxima generación de estudios que se extienden a nuevos compuestos bidimensionales (2-D).
Desde su aislamiento en 2004, el grafeno ha abierto la puerta a otros materiales bidimensionales. Luego, los investigadores pueden usar estos materiales para crear pilas de materiales 2-D llamados heteroestructuras. Estos se pueden combinar con grafeno para crear nuevos 'materiales de diseño' para producir aplicaciones originalmente limitadas a la ciencia ficción.
El profesor Francisco Guinea, coautor del artículo, dijo:"El campo de la espintrónica, las propiedades y manipulación de los espines en los materiales ha sacado a la luz una serie de aspectos novedosos en el comportamiento de los sólidos. El estudio de los aspectos fundamentales del movimiento del espín que transporta electrones es uno de los campos más activos en la física de la materia condensada ".
La identificación y caracterización de nuevos materiales cuánticos con propiedades electrónicas y magnéticas topológicas no triviales se está estudiando intensamente en todo el mundo. después de la formulación, en 2004 del concepto de aislantes topológicos. La espintrónica se encuentra en el centro de esta búsqueda. Por su pureza, fuerza, y sencillez, Los materiales bidimensionales son la mejor plataforma donde encontrar estas características topológicas únicas que se relacionan con la física cuántica, electrónica, y magnetismo ".
En general, el campo de la espintrónica en grafeno y materiales 2-D relacionados se está moviendo actualmente hacia la demostración de dispositivos espintrónicos de grafeno prácticos, como nano-osciladores acoplados para aplicaciones en los campos de la comunicación espacial, enlaces de radio de alta velocidad, aplicaciones de comunicación entre chips y radares de vehículos.
