p Pesquisadores da Chalmers University of Technology mostram que a aplicação de um campo magnético moderado no plano aumenta a vida útil do spin dos elétrons no grafeno. Os resultados deste trabalho têm implicações profundas para o uso do grafeno como plataforma pós-CMOS em spintrônica, e dar uma contribuição importante para a compreensão da física de materiais 2D. As descobertas foram publicadas recentemente na prestigiosa revista. Cartas de revisão física . p "Com este trabalho, contribuímos para adicionar uma peça ao quebra-cabeça de por que o grafeno não é, na prática, tão bom para a spintrônica que a teoria prevê. Precisamos continuar encontrando outras peças desse quebra-cabeça interessante", disse Sergey Kubatkin, professor de física quântica de dispositivos, em Chalmers.

p O grafeno é um dos candidatos promissores na plataforma pós-CMOS para spintrônica, o uso do spin do elétron para processamento de informações. Um requisito prático para a spintrônica é encontrar materiais nos quais o spin do elétron possa viajar por longas distâncias sem perturbações, isso é, materiais com longa vida útil de centrifugação. Em teoria, o grafeno é um material ideal para isso devido à sua alta mobilidade de portadores e capacidade de manter o spin do elétron intacto por milissegundos. Contudo, no grafeno real, o tempo de vida do spin é da ordem de nanossegundos, isso é, uma discrepância entre a teoria e o experimento de cerca de 6 ordens de magnitude.

p O que limita o tempo de vida do spin em dispositivos reais de grafeno? Essa é a questão abordada pelo estudo e atualmente um dos principais quebra-cabeças da física do grafeno. Em publicação anterior da mesma revista, publicado em outubro de 2011 (ver link abaixo), o grupo apresentou a ideia de que o tempo de vida do spin no grafeno pode ser limitado pelo espalhamento em defeitos no grafeno, que se comportam como impurezas magnéticas. Agora a equipe provou essa ideia diretamente, aplicando um campo magnético no plano moderado e observou um aumento na vida útil do spin do elétron:o campo magnético no plano congela os defeitos magnéticos, e as perturbações do spin do elétron no grafeno são suprimidas.

p Para investigar esses efeitos, os pesquisadores mediram o relaxamento do spin do elétron por meio de correções de interferência quântica para a condutividade elétrica do grafeno em baixas temperaturas. Esta correção quântica é destruída por campos magnéticos perpendiculares fracos e pelo efeito aleatório da temperatura, no entanto, é experimentalmente considerado finito mesmo nas temperaturas mais baixas. Inesperadamente, a influência do campo no plano no tempo de vida do spin era não monotônica:um campo no plano muito fraco resultou em uma pequena, mas perceptível diminuição no tempo de vida do spin antes de ser aprimorado em um campo um pouco mais forte. O comportamento no campo fraco foi entendido em termos de uma contribuição da dinâmica de spin até então desconhecida para o transporte magnético:o campo no plano força a precessão do spin do elétron e do spin do defeito magnético. Se os dois girarem na mesma taxa e na mesma direção, a precessão não afeta a vida útil do spin do elétron. Contudo, se os elétrons "veem" o spin das impurezas de espalhamento na fase aleatória, o tempo de vida do spin do elétron diminui.