Científicos del Grupo de Física e Ingeniería de Nanodispositivos ICN2, dirigido por el profesor ICREA Sergio O. Valenzuela, han contribuido a la literatura sobre caloritrónica de espín con un enfoque en el efecto de gradientes térmicos sobre espines en grafeno. El artículo titulado "Voltaje de giro termoeléctrico en grafeno" se publicó esta semana en Nanotecnología de la naturaleza , con el autor principal Juan F. Sierra.

La caloritrónica de espín es un campo emergente que estudia la interacción de las corrientes de calor y de espín en diferentes materiales. Spin es una propiedad intrínseca de los electrones, cuales, como cargo, se puede utilizar para almacenar y transportar información. Los investigadores están buscando diferentes formas de generar corrientes de espín y explotarlas en una futura generación de dispositivos electrónicos. Sin embargo, mantenerlos a lo largo de las distancias necesarias es un desafío. Las corrientes de calor ofrecen una posible solución.

En este papel, Los investigadores de ICN2 centraron su atención en el grafeno. Capaz de transportar los efectos de manera eficiente a largas distancias, este material ya es objeto de mucha atención en la espintrónica. Y dado que se sabe que el grafeno presenta grandes efectos termoeléctricos y tiempos de enfriamiento del portador extraordinariamente largos, la aplicación de corrientes de calor era prometedora.

Usando una configuración experimental precisa, los investigadores pudieron controlar de forma independiente las corrientes de calor y de giro en el grafeno. Observaron que la presencia de un gradiente térmico mejora significativamente la señal de giro, y que lo hace alrededor del punto de neutralidad de carga. En general, La señal de giro de línea de base del grafeno se incrementó en alrededor del 30 por ciento al aplicar una corriente de calor, dando una señal total dos órdenes de magnitud mayor que cualquier otra información previamente reportada para efectos térmicos en metales.

Una señal de giro termoeléctrica tan grande es la consecuencia combinada del gran coeficiente de Seebeck del grafeno, que gobierna la escala de la respuesta termoeléctrica, el hecho de que este coeficiente varía mucho con el nivel de Fermi, y la presencia de portadores calientes. En efecto, Son estos electrones calientes los que provocan gradientes térmicos en una escala que permite la observación de este efecto termoeléctrico sobre el espín.

Estos resultados representan avances sin precedentes en nuestra comprensión de la caloritrónica de espín, prometedores avances tecnológicos en forma de dispositivos capaces de controlar y mantener corrientes de espín en distancias útiles mediante la aplicación de una corriente térmica.