Termiske gradienter vist at forbedre spintransport i grafen

Forskere fra ICN2 Physics and Engineering of Nanodevices Group, ledet af ICREA Prof. Sergio O. Valenzuela, har bidraget til litteraturen om spin-kaloritronik med fokus på effekten af ​​termiske gradienter på spins i grafen. Papiret med titlen "Thermoelectric spin voltage in graphene" blev offentliggjort i denne uge i Natur nanoteknologi , med hovedforfatter Juan F. Sierra.

Spin-kaloritronik er et spirende felt, der studerer samspillet mellem spin- og varmestrømme i forskellige materialer. Spin er en iboende egenskab ved elektroner, hvilken, som ladning, kan bruges til at gemme og transportere oplysninger. Forskere ser på forskellige måder at generere spinstrømme og udnytte dem i en fremtidig generation af elektroniske enheder. Imidlertid, at holde dem over de nødvendige afstande er en udfordring. Varmestrømme tilbyder en mulig løsning.

I denne avis, ICN2-forskere vendte deres opmærksomhed mod grafen. Kan transportere spin effektivt over lange afstande, dette materiale er allerede i fokus for stor opmærksomhed inden for spintronics. Og i betragtning af at grafen vides at have store termoelektriske effekter og ekstraordinært lange køletider for bæreren, anvendelsen af ​​varmestrømme var lovende.

Ved hjælp af en præcis eksperimentel opsætning, forskerne var i stand til uafhængigt at kontrollere spin- og varmestrømme i grafen. De observerede, at tilstedeværelsen af ​​en termisk gradient forbedrer spin -signalet betydeligt, og at den gør det omkring ladningsneutralitetspunktet. Samlet set, graphens baseline spin-signal blev øget med omkring 30 procent ved påføring af en varmestrøm, giver et samlet signal to størrelsesordener større end noget tidligere rapporteret for termiske effekter i metaller.

Et så stort termoelektrisk spin-signal er den kombinerede konsekvens af grafens store Seebeck-koefficient, som styrer skalaen af ​​den termoelektriske respons, det faktum, at denne koefficient varierer stærkt med Fermi-niveauet, og tilstedeværelsen af ​​varme bærere. Ja, det er disse varme elektroner, der forårsager termiske gradienter på en skala, der tillader observation af denne termoelektriske effekt på spin.

Disse resultater repræsenterer hidtil usete fremskridt i vores forståelse af spin-kaloritronik, holder løfte om teknologiske fremskridt i form af enheder, der er i stand til at kontrollere og opretholde spinstrømme over nyttige afstande gennem anvendelse af en varmestrøm.