Investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, han demostrado el efecto spin-galvánico, lo que permite la conversión de la densidad de espín que no está en equilibrio en una corriente de carga. Aquí, combinando grafeno con un aislante topológico, los autores se dan cuenta de un efecto galvánico de giro sintonizable en la puerta a temperatura ambiente. Los hallazgos fueron publicados en la revista científica. Comunicaciones de la naturaleza .

"Creemos que esta realización experimental atraerá mucha atención científica y pondrá los aislantes topológicos y el grafeno en el mapa para aplicaciones en tecnologías espintrónicas y cuánticas". "dice el profesor asociado Saroj Prasad Dash, quien lidera el grupo de investigación en el Laboratorio de Física de Dispositivos Cuánticos (QDP), el Departamento de Microtecnología y Nanociencia — MC2.

Grafeno una sola capa de átomos de carbono, tiene extraordinarias propiedades de transporte electrónico y de centrifugado. Sin embargo, los electrones en este material experimentan una baja interacción de su espín y momentos angulares orbitales, llamado acoplamiento espín-órbita, que no permite lograr una funcionalidad espintrónica sintonizable en grafeno prístino. Por otra parte, Las texturas de espín electrónico únicas y el fenómeno de bloqueo de momento de espín en los aislantes topológicos son prometedores para las tecnologías cuánticas y espintrónicas impulsadas por espín-órbita emergentes. Sin embargo, la utilización de aisladores topológicos plantea varios desafíos relacionados con su falta de sintonización de puertas eléctricas, interferencia de estados masivos triviales, y destrucción de propiedades topológicas en interfaces de heteroestructura.

"Aquí, Abordamos algunos de estos desafíos integrando grafeno bidimensional con un aislante topológico tridimensional en heteroestructuras de van der Waals para aprovechar sus notables propiedades espintrónicas y diseñar un efecto galvánico de espín inducido por proximidad a temperatura ambiente. "dice Dmitrii Khokhriakov, Doctor. Estudiante en QDP, y primer autor del artículo.

Dado que el grafeno es atómicamente delgado, sus propiedades pueden cambiar drásticamente cuando otros materiales funcionales entran en contacto con él, que se conoce como efecto de proximidad. Por lo tanto, Las heteroestructuras basadas en grafeno son un concepto de dispositivo emocionante, ya que exhiben una fuerte capacidad de sintonización de los efectos de proximidad que surgen de su hibridación con otros materiales funcionales. Previamente, combinando grafeno con aislantes topológicos en heteroestructuras de van der Waals, los investigadores han demostrado que podría inducirse un fuerte acoplamiento espín-órbita inducido por proximidad, que se espera que produzca un spin-split de Rashba en las bandas de grafeno. Como consecuencia, Se espera que el grafeno proximitizado albergue el efecto galvánico de espín, con la anticipada capacidad de adaptación de su magnitud y signo. Sin embargo, este fenómeno no se ha observado previamente en estas heteroestructuras.

"Para darse cuenta de este efecto galvánico de giro, Desarrollamos un dispositivo especial similar a una barra de pasillo de heteroestructuras de aislante topológico de grafeno, "dice Dmitrii Khokhriakov.

Los dispositivos fueron nanofabricados en la sala limpia de última generación en MC2 y medidos en el Laboratorio de Física de Dispositivos Cuánticos. El novedoso concepto de dispositivo permitió a los investigadores realizar mediciones complementarias en varias configuraciones a través del interruptor de giro y los experimentos de precesión de giro de Hanle. dando una evidencia inequívoca del efecto galvánico de giro a temperatura ambiente.

"Es más, pudimos demostrar una fuerte sintonización y un cambio de signo del efecto galvánico de giro por el campo eléctrico de la puerta, lo que hace que tales heteroestructuras sean prometedoras para la realización de dispositivos espintrónicos totalmente eléctricos y sintonizables en la puerta, "concluye Saroj Prasad Dash.