Los físicos de la Universidad de Groningen, en colaboración con un grupo de física teórica de la Universität Regensburg, han construido un dispositivo de grafeno bicapa optimizado que muestra tanto una vida útil prolongada como una anisotropía de vida útil controlable eléctricamente. Tiene potencial para aplicaciones prácticas como dispositivos lógicos basados ​​en espines. Los resultados fueron publicados en Cartas de revisión física el 20 de septiembre.

La miniaturización de los elementos de los sistemas informáticos durante los últimos 60 años ha aumentado su capacidad, permitiéndoles extenderse a casi todos los aspectos de la vida diaria. Los microprocesadores ahora han alcanzado escalas por debajo de los 100 átomos y se están acercando a los límites fundamentales. Debido a mayores exigencias, Se requieren nuevos conceptos que puedan proporcionar funcionalidades mejoradas. En este contexto, los investigadores están estudiando el uso del giro para el transporte y almacenamiento de información. Spin es una propiedad de la mecánica cuántica de los electrones, lo que les da un momento magnético que podría usarse para transferir o almacenar información. El campo de la electrónica basada en espines (espintrónica) ya se ha abierto camino en los discos duros de las computadoras, y también promete revolucionar las unidades de procesamiento.

El grafeno es un excelente conductor de espines de electrones, pero es difícil controlar los espines en este material debido a su débil interacción con los átomos de carbono (el acoplamiento espín-órbita). El trabajo anterior del grupo de Física de Nanodispositivos de la Universidad de Groningen, dirigido por el profesor Bart van Wees, colocó el grafeno muy cerca de un dicalcogenuro de metal de transición, un material en capas con una alta fuerza intrínseca de acoplamiento de espín-órbita. La alta fuerza de acoplamiento de espín-órbita se transfirió al grafeno a través de una interacción de corto alcance en la interfaz. Esto hizo posible controlar las corrientes de giro, pero solo a costa de una duración de giro reducida.

En el nuevo estudio, los investigadores lograron controlar las corrientes de giro en una bicapa de grafeno. "En realidad, esto se predijo en un artículo teórico en 2012, pero la tecnología para medir el efecto con precisión solo estuvo disponible recientemente, "explica Christian Leutenantsmeyer, un doctorado estudiante del grupo Van Wees y primer autor del artículo de PRL. El artículo es una colaboración entre el grupo Van Wees y un grupo de física teórica de la Universität Regensburg en Alemania.

El artículo de 2012 predijo el transporte de espín anisotrópico en bicapas de grafeno como consecuencia del acoplamiento espín-órbita en el grafeno bicapa. El transporte de espín anisotrópico describe la situación en la que los espines que apuntan hacia adentro o hacia afuera del plano del grafeno se realizan con diferentes eficiencias. Esto se observó en los dispositivos que produjeron Leutenantsmeyer y sus colegas.

La corriente de espín también podría controlarse mediante la anisotropía de la vida útil del espín, ya que los espines en el plano viven mucho más cortos que los fuera del plano. y podría usarse en dispositivos para polarizar corrientes de espín. Leutenantsmeyer dice:"Descubrimos que la fuerza de anisotropía es comparable a la de los dispositivos dicalcogenuro de grafeno / metal de transición, pero observamos una vida útil de giro 100 veces mayor. Por lo tanto, logramos un transporte eficiente de los giros y un control eficiente de los giros ".

El trabajo proporciona información sobre las propiedades fundamentales del acoplamiento espín-órbita en el grafeno bicapa. "Y además, Nuestros hallazgos abren nuevas vías para el control eléctrico eficiente de los espines en grafeno de alta calidad. un hito para el grafeno ".