(PhysOrg.com) - O grafeno é um material que tem potencial para uma série de aplicações futuras. Os cientistas estão interessados ​​em usar o grafeno para computação quântica e também como um substituto para a eletrônica. Contudo, a fim de realizar essas aplicações de grafeno, uma compreensão sólida de como a corrente de spin funciona no grafeno é importante.

Um dos objetivos é obter corrente de spin pura no grafeno. “A corrente de spin pura é uma corrente de spin com corrente de carga zero, o que significa que elétrons com diferentes spins viajam em direções opostas, ”K S Chan diz PhysOrg.com via email. Chan é professor da City University of Hong Kong. Trabalhando com Zijing Lin, professor da Universidade de Ciência e Tecnologia da China em Hefei, e, Qingtian Zhang, um aluno do doutorado conjunto CityU-USTC. programa, Chan estudou o bombeamento adiabático de grafeno como forma de gerar corrente de spin. Seu trabalho é publicado em Cartas de Física Aplicada :“Gire a geração de corrente por bombeamento adiabático em grafeno monocamada.”

“A corrente de spin é uma ferramenta importante para estudar os spins do grafeno, ”Chan explica. “Com a corrente de rotação, você pode criar polarização em uma determinada região, e você pode estudar o comportamento do spin nessa região específica. ”Chan aponta que a corrente de spin é importante no desenvolvimento de um computador quântico de grafeno. Adicionalmente, ele aponta que o grafeno é o material de escolha para a spintrônica, que alguns esperam ser capaz de substituir a eletrônica.

“Os dispositivos spintrônicos são considerados mais rápidos e consomem menos energia do que os dispositivos eletrônicos, ”Chan continua. Compreender como o spin funciona no grafeno pode ser uma parte importante para fazer um avanço na spintrônica. Chan e seus colegas usam um método chamado bombeamento quântico adiabático para gerar corrente de spin para estudo.

Chan descreve a técnica:“[O bombeamento adiabático] é um fenômeno quântico no qual uma corrente CC é gerada sem uma tensão CC. Duas tensões AC são aplicadas ao grafeno e uma corrente de carga DC pode ser gerada por meio de bombeamento quântico adiabático. Adiabático significa que as taxas de variação das tensões são muito lentas em comparação com a velocidade com que os elétrons viajam através da estrutura de grafeno. ”

Além disso, a equipe criou assimetria entre elétrons com spin diferente usando o efeito de proximidade ferromagnética. “Uma fina película ferromagnética é depositada no grafeno. Elétrons com diferentes spins sob a camada ferromagnética terão energias diferentes e, portanto, responderão de forma diferente ao bombeamento adiabático, ”Chan diz. Como resultado dessas diferentes respostas, pura corrente de spin é gerada, com diferentes giros viajando em direções opostas. “O que é tão especial sobre o presente método é que uma corrente pura de spin pode ser gerada em alguma energia de Fermi sem um campo magnético externo, o que é importante para fazer dispositivos nanométricos. ”

Fundamentalmente, o trabalho feito por Chan e seus colegas mostra que é possível gerar corrente pura de spin no grafeno sem campo magnético. Isso pode levar a aplicações mais práticas em computação quântica e talvez, mais tarde, spintrônica. O próximo passo, no entanto, é aprender como a corrente de spin pode ser detectada.

“A corrente de rotação é difícil de detectar, ”Chan explica. “Não é como a corrente de carga que pode ser facilmente medida por um voltímetro.” Ele admite que há outras questões importantes que precisam ser estudadas em relação ao spin no grafeno, mas Chan aponta isso:“Para desenvolver dispositivos spintrônicos de grafeno, precisamos saber como medir a corrente de spin no grafeno. ”

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