Los investigadores de Graphene Flagship han demostrado en un artículo publicado en Avances de la ciencia cómo las heteroestructuras construidas a partir de grafeno y aislantes topológicos tienen fuertes, acoplamiento espín-órbita inducido por proximidad que puede formar la base de nuevas tecnologías de procesamiento de información.

El acoplamiento espín-órbita está en el corazón de la espintrónica. El acoplamiento espín-órbita del grafeno y la alta movilidad de los electrones lo hacen atractivo para una larga coherencia de espín a temperatura ambiente. Investigadores insignia de grafeno de la Universidad Tecnológica de Chalmers (Suecia), Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología — ICN2 (España), La Universitat Autònoma de Barcelona (España) y la ICREA Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (España) mostraron una fuerte sintonización y supresión de la señal de espín y la vida útil del espín en heteroestructuras formadas por grafeno y aislantes topológicos. Esto puede conducir a nuevas aplicaciones espintrónicas del grafeno, que van desde circuitos novedosos hasta nuevas memorias no volátiles y tecnologías de procesamiento de la información.

"La ventaja de utilizar heteroestructuras construidas a partir de dos materiales de Dirac es que, el grafeno en las proximidades de los aislantes topológicos sigue siendo compatible con el transporte de espín, y al mismo tiempo adquiere un fuerte acoplamiento órbita-espín, ", dijo el profesor asociado Saroj Prasad Dash de la Universidad Tecnológica de Chalmers.

"No solo queremos transportar el giro, queremos manipularlo, ", dijo el profesor Stephan Roche de ICN2 y subdirector del paquete de trabajo de espintrónica de Graphene Flagship, "el uso de aislantes topológicos es una nueva dimensión para la espintrónica, tienen un estado de superficie similar al grafeno y pueden combinarse para crear nuevos estados híbridos y nuevas funciones de giro. Al combinar el grafeno de esta manera, podemos usar la densidad de estados sintonizables para encender / apagar, para realizar o no realizar un giro. Esto abre una zona de juegos de dispositivos giratorios activos ".

El buque insignia de grafeno, desde sus inicios, vio el potencial de los dispositivos espintrónicos hechos de grafeno y materiales relacionados. Este artículo muestra cómo la combinación de grafeno con otros materiales para hacer heteroestructuras abre nuevas posibilidades y aplicaciones potenciales.

"Este artículo combina el experimento y la teoría y esta colaboración es una de las fortalezas del paquete de trabajo Spintronics dentro de Graphene Flagship, "dijo Roche.

"Los aislantes topológicos pertenecen a una clase de material que genera fuertes corrientes de giro, de relevancia directa para aplicaciones espintrónicas, como memorias de par de giro en órbita. Como se informa en este artículo, la combinación adicional de aislantes topológicos con materiales bidimensionales como el grafeno es ideal para permitir la propagación de información de espín con una potencia extremadamente baja en largas distancias, así como para explotar funcionalidades complementarias, clave para diseñar y fabricar más arquitecturas de lógica de espín, "dijo Kevin Garello de IMEC, Bélgica, líder del paquete de trabajo Graphene Flagships Spintronics.

Profesor Andrea C. Ferrari, Oficial de ciencia y tecnología de Graphene Flagship, y el presidente de su panel de administración agregó:"Este documento nos acerca a la construcción de dispositivos espintrónicos útiles. La hoja de ruta de innovación y tecnología del Graphene Flagship reconoce el potencial del grafeno y los materiales relacionados en esta área. Este trabajo coloca una vez más al Flagship a la vanguardia de este campo, iniciado con contribuciones pioneras de investigadores europeos ".