Generering og manipulation af spinstrømme til avancerede elektroniske enheder

Grafenbaserede van der Waals heterostrukturer kunne bruges til at designe ultrakompakte og lavenergi elektroniske enheder og magnetiske hukommelsesenheder, ifølge en undersøgelse ledet af ICREA Prof. Sergio O. Valenzuela, leder af ICN2 Physics and Engineering of Nanodevices Group. Dette er, hvad et papir offentliggjort i det seneste nummer af tidsskriftet antyder. Resultaterne har vist, at det er muligt at udføre en effektiv og indstillelig spin-charge-konvertering i disse strukturer, og, for første gang, selv ved stuetemperatur. Bladet er udgivet i Naturmaterialer . De første forfattere er L. Antonio Benítez og Williams Savero Torres, af samme gruppe. Resultaterne supplerer nylige undersøgelser udført inden for dette samme initiativ, herunder en udgivet i 2019 i Nano bogstaver af forskere fra University of Groningen (RUG).

Spintronics, elektronik, der bruger elektronspin til at opbevare, manipulere og overføre information, omfatter nøgleteknologier, såsom bevægelsessensorer og informationslagringsteknologier. Imidlertid, udviklingen af ​​effektive og alsidige spin-baserede teknologier kræver materialer af høj kvalitet, der muliggør spin-overførsel over lange afstande, samt metoder til at generere og manipulere spinstrømme.

Spinstrømme produceres og detekteres normalt ved hjælp af ferromagnetiske materialer. Som et alternativ, spin-orbit interaktioner tillader generering og kontrol af spinstrømme udelukkende gennem elektriske felter, leverer et meget mere alsidigt værktøj til implementering af store spin-enheder.

Grafen er et unikt materiale til langdistance spin transport. Den nye undersøgelse viser, at spintransport kan manipuleres i grafen ved nærhedseffekter. For at fremkalde disse effekter, forskerne brugte overgangsmetal dichalcogenider, som er todimensionelle materialer som grafen. Holdet har demonstreret effektiv spin-charge interkonvertering ved stuetemperatur, der kan sammenlignes med den bedste ydeevne af traditionelle materialer.

Disse fremskridt er resultatet af en fælles indsats fra eksperimentelle og teoretiske forskere, der arbejdede side om side inden for rammerne af Graphene Flagship. Resultaterne af denne undersøgelse er af stor relevans for samfundet af spintronik og todimensionelle materialer, da de giver relevant information om den grundlæggende fysik af de involverede fænomener og åbner døren til nye anvendelser.