A observação da não linearidade em processos relacionados ao spin do elétron no grafeno torna mais fácil o transporte, manipular e detectar giros, bem como conversão de rotação para carga. Também permite operações analógicas, como modulação de amplitude e amplificação de spin. Isso traz a spintrônica ao ponto em que a eletrônica normal estava após a introdução dos primeiros transistores. Esses resultados por físicos da Universidade de Groningen foram publicados no jornal Revisão Física Aplicada em 17 de dezembro.

Spintrônica é um tipo de eletrônica que usa o spin dos elétrons (um momento magnético que pode ter os valores 'para cima' ou 'para baixo') para transportar sinais. O transporte da rotação no grafeno de material de carbono 2-D é excelente; Contudo, manipulação de spins não é. Isso requer a adição de ferromagnetos (para injeção e detecção de spin) ou materiais de átomos pesados ​​com alto acoplamento spin-órbita, que permitem a manipulação de giros.

Não linear

Cientistas da Universidade de Groningen mostraram agora que os efeitos não lineares específicos do spin do elétron podem ser alcançados usando nitreto de boro 2-D. Anteriormente, eles já haviam mostrado que injetar uma corrente através de uma bicamada de nitreto de boro, ao qual uma pequena corrente de polarização DC foi aplicada, resultou em uma polarização de spin muito alta, o que significa que há uma grande diferença entre o número de elétrons de spin para cima e para baixo. Eles agora mostraram que o aumento da polarização pode ser atribuído a processos não lineares que influenciam os spins do elétron.

A não linearidade significa que dois sinais de spin se multiplicam, em vez de somar (o que seria um efeito linear). Além disso, no regime não linear, sinais de spin podem ser medidos sem o uso de ferromagnetos. Mais cedo, todos esses efeitos estavam ausentes ou eram muito fracos em um dispositivo spintrônico de grafeno típico. 'Tudo por causa deste efeito não linear, que aumenta em proporção com a corrente de polarização, 'diz Siddhartha Omar, um ex-pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Groningen e primeiro autor do artigo. “A polarização pode até chegar a 100 por cento. Por ser não linear, dá menos e obtém mais durante a injeção quando esta corrente é aplicada. '

Neuromórfico

No estudo, Omar e seus colegas do grupo de Física de Nanodispositivos no Instituto Zernike de Materiais Avançados, Universidade de Groningen, mostrar aplicações do efeito não linear para operações analógicas básicas, como elementos essenciais de modulação de amplitude em sinais de spin puros. 'Acreditamos que isso pode ser usado para transportar spin em distâncias maiores. O sinal de spin maior também torna a conversão de carga de spin mais fácil e isso significa que não precisamos mais de ferromagnetos para detectá-los. '

A capacidade de modular um sinal de spin, em vez de apenas ligar ou desligar, também torna mais fácil construir dispositivos spintrônicos. Omar:'Eles poderiam ser usados ​​em computação neuromórfica baseada em spin, que usa interruptores que podem ter uma gama de valores, em vez de apenas 0 ou 1. ' Também parece possível criar um amplificador de corrente de spin, que produz uma grande corrente de spin com uma pequena tensão de polarização. 'Pode já estar lá, mas ainda temos que provar isso, 'diz Omar.

Spintrônica

Todos esses efeitos foram medidos em baixas temperaturas e em temperatura ambiente e podem ser usados ​​em aplicações como elementos de circuito não linear nos campos da spintrônica avançada. 'Spintrônica está agora no ponto em que a eletrônica regular estava após a introdução dos primeiros transistores. Agora poderíamos construir dispositivos spintrônicos reais, 'conclui Omar.