Spindynamik af grafen forklaret gennem supercomputing

I en tidligere undersøgelse, forskere fandt beviser for, at spin-orbit-kobling (SOC) var større i grafen/overgangsmetal-dichalcogenid-heterostrukturer end i almindelig grafen. I princippet, dette fænomen er en nødvendig forudsætning for spin Hall -effekten (SHE), endnu efterfølgende test for at måle systemets SHE gav uafklarede resultater. I et papir, der blev offentliggjort i juli i NanoLetters , forskere fra ICN2 Theoretical and Computational Nanoscience Group, ledet af ICREA Prof. Stephan Roche, var i stand til at bekræfte observationerne af en forbedret SOC, samt foreslå en rimelig forklaring på, hvorfor SHE ikke kunne måles eksperimentelt.

Spintronics er en gren af ​​elektronik, der bruger spin af subatomære partikler som elektroner til at lagre og transportere information, og ikke kun ladningen som med konventionel elektronik. Resultatet er enheder, der er hurtigere, opererer med en brøkdel af energiomkostningerne og har langt større hukommelseskapacitet. Spin Hall -effekten er det, der giver os mulighed for at oprette og manipulere spinet, og generere en spin -strøm. Men i det forrige eksperiment, selvom hun fandt sted, den resulterende centrifugeringsstrøm kunne næsten ikke påvises.

Hvad ICN2 -forskere gjorde, takket være adgang til Barcelona Supercomputing Center's MareNostrum via et EU PRACE -projekt, skulle opskalere forsøget, udførelse af detaljerede og realistiske simuleringer i mikrometerskalaen. Som første forfatter af papiret forklarer Dr. Jose H. García Aguilar, ved at gøre det kunne de vise, at de betingelser, der muliggjorde observation af forbedret SOC, ikke var de samme som dem, der kræves for at observere SHE. Specifikt, at observere førstnævnte, du har brug for, at materialet er strukturelt defekt, hvilket skaber uorden og høj spredning mellem dalen, når ladningen passerer gennem materialet. Imidlertid, dette høje niveau af lidelse, som først viste sig at være væsentlig, når forsøget var blevet simuleret i større skala, undertrykte spin -strømmen genereret gennem SHE, hvilket førte til de ufuldstændige rapporterede resultater.

Denne undersøgelse giver ny indsigt i spindynamikken, der er unik for grafen, og giver os mulighed for at foreslå nye veje til at opnå SHE-induceret spinstrøm eksperimentelt i grafenbaserede heterostrukturer.