Stærkt anisotropisk spinrelaksation observeret i grafen

Forskere fra ICN2 Physics and Engineering of Nanodevices Group, ledet af ICREA prof. Sergio O. Valenzuela, har utvetydigt demonstreret den anisotrope karakter af spin-afslapning i grafen, når den er forbundet med overgangsmetal-dichalcogenider (TMDC). Papiret, med titlen "Stærkt anisotropisk spinrelaksation i grafen-overgangsmetal dichalcogenid heterostrukturer ved stuetemperatur, " blev offentliggjort i denne uge i Naturfysik med hovedforfatter L. Antonio Benítez.

Spin er subatomære partiklers iboende vinkelmomentum. Skønt uden egentlig ækvivalent i klassisk fysik, det kan bruges meget som opladning til opbevaring, manipulere og transportere information. Grafen er kendt for at transportere elektronspin meget effektivt over store afstande. Imidlertid, at manipulere disse spins er vanskeliggjort af manglen på nogen måde at kontrollere dem eksternt på. Spin-orbit kobling (SOC) interaktion tilbyder netop et sådant middel, dog i grafen, dette skal 'lånes' fra andre materialer via nærhedseffekten.

Ved at bruge en eksperimentel tilgang udviklet i løbet af de sidste to år af ICN2-gruppen, forskerne observerede, at spins opfører sig anderledes, når de når graphene/TMDC-dobbeltlaget afhængigt af deres orientering. In-plane spins viste sig at være meget følsomme over for den nærhedsinducerede SOC, slappe af og miste deres orientering så meget som 10 gange hurtigere end uden for flyet. Denne stærkt anisotrope spin-afslapning blev yderligere observeret at være en konsekvens af spin-dal-koblingen, der også er præget på grafenen fra TMDC.

Afgørende, alle observationer blev udført ved stuetemperatur, gør dem af direkte relevans for fremtidige teknologiske anvendelser.

Disse resultater tyder på, at et grafen/TMDC-system kunne bruges som et spinfilter, tillader detektering af små orienteringsændringer. De repræsenterer også det første skridt til at opnå ekstern kontrol over udbredelsen af ​​spins i grafen, og tilbyder et interessant udgangspunkt for udforskningen af ​​koblede spin-dal-fænomener og spin-valleytronics-enhedskoncepter.