Investigadores del Grupo de Física e Ingeniería de Nanodispositivos ICN2, dirigido por el profesor ICREA Sergio O. Valenzuela, han demostrado sin ambigüedades la naturaleza anisotrópica de la relajación de espín en el grafeno cuando se interconecta con dicalcogenuros de metales de transición (TMDC). El papel, titulado "Relajación de espín fuertemente anisotrópica en heteroestructuras de dicalcogenuro de metal de transición-grafeno a temperatura ambiente, "se publicó esta semana en Física de la naturaleza con el autor principal L. Antonio Benítez.

Spin es el momento angular intrínseco de las partículas subatómicas. Aunque sin equivalente real en la física clásica, se puede utilizar como carga para almacenar, manipular y transportar información. Se sabe que el grafeno transporta espines de electrones de manera muy eficaz a grandes distancias. Sin embargo, manipular estos giros se dificulta por la falta de cualquier medio para controlarlos externamente. La interacción de acoplamiento espín-órbita (SOC) ofrece ese medio, aunque en grafeno, esto debe "tomarse prestado" de otros materiales a través del efecto de proximidad.

Utilizando un enfoque experimental desarrollado durante los últimos dos años por el grupo ICN2, los investigadores observaron que los espines se comportan de manera diferente al llegar a la bicapa de grafeno / TMDC dependiendo de su orientación. Se encontró que los espines en el plano eran muy sensibles al SOC inducido por la proximidad, relajarse y perder su orientación hasta 10 veces más rápido que los giros fuera del plano. Se observó además que esta relajación del espín fuertemente anisotrópica era una consecuencia del acoplamiento espín-valle también impreso en el grafeno de la TMDC.

Crucialmente, todas las observaciones se realizaron a temperatura ambiente, haciéndolos de relevancia directa para futuras aplicaciones tecnológicas.

Estos resultados sugieren que un sistema de grafeno / TMDC podría usarse como filtro de giro, permitiendo la detección de pequeños cambios de orientación. También representan el primer paso para lograr un control externo sobre la propagación de espines en el grafeno. y ofrecen un punto de partida interesante para la exploración de fenómenos acoplados de valle de espín y conceptos de dispositivos de trónica de espín-valle.