Os pesquisadores utilizaram haletos metálicos híbridos bidimensionais em um dispositivo que permite o controle direcional da radiação terahertz gerada por um esquema spintrônico. O dispositivo tem melhor eficiência de sinal do que os geradores terahertz convencionais, e é mais fino, mais leve e menos caro para produzir.

Terahertz (THz) refere-se à parte do espectro eletromagnético (isto é, frequências entre 100 GHz e 10 THz) entre micro-ondas e óptica, e as tecnologias THz têm se mostrado promissoras para aplicações que variam de computação e comunicações mais rápidas a equipamentos de detecção sensíveis. Contudo, criar dispositivos THz confiáveis ​​tem sido um desafio devido ao seu tamanho, custo e ineficiência de conversão de energia.

"Idealmente, Os dispositivos THz do futuro devem ser leves, de baixo custo e robusto, mas isso tem sido difícil de conseguir com os materiais atuais, "diz Dali Sun, professor assistente de física na North Carolina State University e co-autor do trabalho. "Nesse trabalho, descobrimos que um halogeneto de metal híbrido 2-D comumente usado em células solares e diodos, em conjunto com a spintrônica, pode atender a vários desses requisitos. "

O halogeneto de metal híbrido 2-D em questão é um semicondutor híbrido sintético popular e disponível comercialmente:butil amônio chumbo-iodo. Spintrônica se refere ao controle do spin de um elétron, em vez de apenas usar sua carga, a fim de criar energia.

Sun e colegas dos Laboratórios Nacionais de Argonne, a Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill e a Oakland University criaram um dispositivo que separou os haletos metálicos híbridos 2-D com um metal ferromagnético, então o excitei com um laser, criando uma corrente de spin ultrarrápida que, por sua vez, gerou radiação THz.

A equipe descobriu que não só o dispositivo de haleto de metal híbrido 2-D superou o desempenho maior, mais pesado e mais caro para produzir emissores de THz atualmente em uso, eles também descobriram que as propriedades dos haletos metálicos híbridos 2-D lhes permitiam controlar a direção da transmissão THz.

"Os transmissores terahertz tradicionais foram baseados em fotocorrente ultrarrápida, "Diz Sun." Mas as emissões geradas pela spintrônica produzem uma largura de banda maior de frequência THz, e a direção da emissão de THz pode ser controlada modificando a velocidade do pulso de laser e a direção do campo magnético, que por sua vez afeta a interação dos magnons, fótons, e gira e nos permite o controle direcional. "

Sun acredita que este trabalho pode ser um primeiro passo na exploração de materiais de haletos metálicos híbridos 2-D geralmente como potencialmente úteis em outras aplicações spintrônicas.

"O dispositivo à base de haleto de metal híbrido 2-D usado aqui é menor e mais econômico de produzir, é robusto e funciona bem em temperaturas mais altas, "Diz a Sun." Isso sugere que os materiais de halogeneto de metal híbrido 2-D podem ser superiores aos materiais semicondutores convencionais atuais para aplicações THz, que requerem abordagens de deposição sofisticadas que são mais suscetíveis a defeitos.

"Esperamos que nossa pesquisa lance um teste promissor para o projeto de uma ampla variedade de materiais de halogeneto de metal híbrido de baixa dimensão para futuras aplicações spintrônicas e spin-optoeletrônicas baseadas em soluções."

O trabalho aparece em Nature Communications .