Un grupo de investigadores de espintrónica de EPFL está utilizando nuevos materiales para revelar más de las muchas capacidades de los electrones. El campo de la espintrónica busca aprovechar las propiedades cuánticas de "espín, "el término que se usa a menudo para describir una de las propiedades fundamentales de las partículas elementales, en este caso, electrones. Esta es una de las áreas de investigación más avanzadas en electrónica en la actualidad.
Investigadores que trabajan en el Laboratorio de Electrónica y Estructuras a Nanoescala (LANES), que está dirigido por el profesor Andras Kis, fueron capaces de cuantificar estas propiedades cuánticas para una categoría de semiconductores bidimensionales llamados dicalcogenuros de metales de transición, o TMDC. Sus proyectos de investigación, que fueron publicados recientemente en ACS Nano y hoy en Comunicaciones de la naturaleza , confirman que materiales como el grafeno (C), oferta de molibdenita (MoS2) y diselenuro de tungsteno (WSe2), ya sea solos o combinando algunas de sus características, nuevas perspectivas para el campo de la electrónica:perspectivas que, en última instancia, podrían conducir a chips más pequeños que generen menos calor.
"Con los métodos que hemos desarrollado recientemente, hemos demostrado que es posible acceder al giro en estos materiales TMDC, cuantificarlo y utilizarlo para introducir nuevas funcionalidades, "dice Kis.
Todo esto tiene lugar a una escala extremadamente pequeña. Para acceder a estas propiedades cuánticas, los investigadores deben trabajar con materiales de alta calidad. "Si queremos examinar ciertas características de los electrones, incluyendo su energía, necesitamos poder verlos moverse a distancias relativamente largas sin que haya demasiada dispersión o interrupción, "explica Kis.
En forma de ondas
El método de los investigadores les permite obtener muestras de calidad suficiente tanto para observar cómo se mueven los electrones en forma de ondas como para cuantificar su energía.
Pero el equipo de LANES también pudo acceder a otra propiedad cuántica. Los espines de electrones y huecos en este tipo de semiconductor 2D pueden estar en uno de dos estados, que se describen convencionalmente como orientados hacia arriba - girar hacia arriba - o hacia abajo - girar hacia abajo. Su energía será ligeramente diferente en cada uno de estos dos estados. Eso se llama división de giro, y los investigadores de EPFL lo han medido por primera vez para electrones en materiales TMDC. En la segunda publicación, los investigadores escribieron sobre cómo usaron la división de espín en un TMDC para introducir corrientes de espín polarizadas en el grafeno sin usar un campo magnético.
Estos descubrimientos son un paso adelante para el campo emergente de la espintrónica y hacen que sea cada vez más probable que una propiedad diferente de los portadores de carga, es decir, el espín, además de la carga eléctrica, jugará un papel en los dispositivos electrónicos del mañana.
