Um artigo publicado hoje em Nature Communications apresenta um novo método para determinar a anisotropia de tempo de vida de spin de portadores polarizados de spin em grafeno usando precessão de spin oblíqua. O trabalho, liderado pela pesquisa do ICREA Prof Sergio O Valenzuela, Líder do Grupo de Física e Engenharia de Nanodispositivos ICN2, demonstra medições de anisotropia de spin-tempo de vida em grafeno e as discute à luz do conhecimento teórico atual.
Um dos quebra-cabeças mais fascinantes para as comunidades do grafeno e da spintrônica é identificar o principal processo microscópico de relaxamento do spin no grafeno. Os mecanismos de relaxamento convencionais produziram resultados contraditórios quando aplicados ao grafeno de camada única. Em um artigo publicado hoje em Nature Communications , pesquisadores do Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2) determinam a anisotropia de tempo de vida de spin de portadores polarizados de spin no grafeno, que deve gerar informações valiosas para superar o quebra-cabeça acima.
O presente trabalho demonstra medidas de anisotropia de spin-tempo de vida em grafeno e as discute à luz do conhecimento teórico atual. Foi coordenado pelo Professor de Pesquisa do ICREA Sergio O. Valenzuela, Líder do Grupo de Física e Engenharia de Nanodispositivos ICN2, em colaboração com o INPAC - Instituto de Física e Química em Nanoescala (Leuven, Bélgica). O primeiro autor do artigo é Bart Raes, do ICN2.
A anisotropia é determinada usando um novo método baseado na precessão de rotação oblíqua, uma mudança na orientação do eixo de rotação de um corpo rotativo. Em contraste com as abordagens anteriores, o método não requer grandes campos magnéticos fora do plano e, portanto, é confiável para baixas e altas densidades de portadores. Os autores primeiro determinam o tempo de vida do spin no plano por medidas convencionais de precessão do spin com campos magnéticos perpendiculares ao plano do grafeno. Então, a fim de avaliar a vida útil do spin fora do plano, eles implementam medições de precessão de spin sob campos magnéticos oblíquos que geram uma população de spin fora do plano.
Os resultados mostram que a anisotropia do tempo de vida do spin do grafeno no óxido de silício é independente da densidade do portador e da temperatura até 150 K, e muito mais fraco do que relatado anteriormente. De fato, dentro da incerteza experimental, o relaxamento do spin é isotrópico. Juntamente com a dependência do portão do tempo de vida do spin, isso indica que o relaxamento do spin é impulsionado por impurezas magnéticas ou por campos de spin-órbita ou calibre aleatórios.
Os autores destacam que as propriedades microscópicas do grafeno usado em dispositivos provenientes de diferentes laboratórios não são necessariamente equivalentes, devido à fonte de grafite ou às etapas de processamento que foram utilizadas. Assim, os resultados experimentais podem variar entre os grupos de pesquisa. Isso ressalta a importância do desenvolvimento de técnicas avançadas de caracterização de transporte de spin e da implementação sistemática usando amostras de diferentes origens.
Os autores concluem que medidas de anisotropia de relaxamento de spin em substratos específicos e com um número controlado de adátomos depositados serão cruciais para aumentar o tempo de vida do spin em direção ao limite teórico e encontrar maneiras de controlar o tempo de vida do spin. Esse é o caminho para desenvolver abordagens sem precedentes para o surgimento de protocolos de processamento de informações baseados em spin que dependem do grafeno.
