p Pesquisadores do Grupo de Nanociência Teórica e Computacional do ICN2, liderado pelo ICREA Prof. Stephan Roche, publicou outro artigo sobre spin, desta vez relatando simulações numéricas para relaxamento de spin em heteroestruturas de grafeno / TMDC. Publicado em Cartas de revisão física , seus cálculos indicam uma anisotropia de tempo de vida de spin que é ordens de magnitude maior do que qualquer coisa observada no grafeno até agora. Aqui, o autor principal Aron Cummings explica a origem desse efeito. p Publicado em Cartas de revisão física esta semana, Os pesquisadores da spintrônica do Grupo de Nanociência Teórica e Computacional do ICN2 liderado pelo Prof. Stephan Roche do ICREA reuniram uma visão potencialmente revolucionária sobre os mecanismos que governam a dinâmica do spin e o relaxamento em heteroestruturas de grafeno / TMDC. Não apenas seus modelos fornecem uma anisotropia de tempo de vida de spin que é ordens de magnitude maior do que a proporção de 1:1 tipicamente observada em sistemas 2-D, mas eles apontam para um regime qualitativamente novo de relaxamento do spin.

p O relaxamento de spin é o processo pelo qual os spins em uma corrente de spin perdem sua orientação, revertendo a um estado desordenado natural. Isso faz com que o sinal de rotação seja perdido, já que os giros só são úteis para transportar informações quando são orientados em uma determinada direção. Este estudo revela que a taxa na qual os spins relaxam em sistemas de grafeno / TMDC depende fortemente se eles estão apontando para dentro ou para fora do plano de grafeno, com giros fora do plano durando dezenas ou centenas de vezes mais do que giros dentro do plano. Essa proporção elevada não foi observada anteriormente no grafeno ou em qualquer outro material 2-D.

p No papel, apropriadamente intitulado "Giant Spin Lifetime Anisotropy in Graphene Induced by Proximity Effects", o autor principal Aron Cummings relata que este comportamento é mediado pelo bloqueio spin-valley induzido no grafeno pelo TMDC, que liga o tempo de vida do spin no plano ao tempo de espalhamento intervalado. Isso faz com que o giro dentro do plano relaxe muito mais rápido do que o giro fora do plano. Além disso, as simulações numéricas sugerem que este mecanismo deve entrar em ação em qualquer substrato com forte bloqueio de vale de rotação, incluindo os próprios TMDCs.

p Induzindo efetivamente um efeito de filtro de rotação - a capacidade de classificar ou ajustar as orientações de rotação -, essas descobertas dão motivos para acreditar que um dia pode ser possível manipular, e não apenas transporte, gire no grafeno.

p Spintrônica é um ramo da eletrônica que usa o spin de partículas subatômicas como elétrons para armazenar e transportar informações. Ele promete dispositivos mais rápidos, operam com uma fração do custo de energia e têm memórias muito superiores. Contudo, estabelecer uma corrente de spin não é um processo simples. Primeiro, porque o spin em seu estado natural é desordenado; isso é, os eixos de rotação estão apontando em várias direções. Eles devem primeiro ser polarizados para ajustar sua orientação. Então, mesmo uma vez polarizado, os spins podem perder essa orientação facilmente em um processo conhecido como relaxamento de spin, o que limita a vida útil e, portanto, a utilidade das correntes de spin na prática.

p Insira o grafeno, muito o material do momento e não sem uma boa razão:este material 2-D possui uma série de propriedades que o tornam especialmente adequado para manter a orientação do giro por longos períodos de vida. Contudo, seu baixo acoplamento spin-órbita (SOC) o torna ineficaz para manipular o spin.

p A solução adotada na spintrônica é criar heteroestruturas em camadas, aproveitar as propriedades de transporte de spin do grafeno e um segundo material de alto SOC em um único sistema. Isso funciona por meio do efeito de proximidade, pelo qual o grafeno se torna impresso com as propriedades do segundo material, e foi comprovado experimentalmente com isoladores magnéticos 2-D e dichalcogenetos de metais de transição (TMDCs).

p Nesse trabalho, os pesquisadores estudaram o relaxamento do spin em tais heteroestruturas de grafeno / TMDC em camadas em uma tentativa de lançar alguma luz sobre os mecanismos ainda inexplorados que regem o relaxamento do spin nesses sistemas. A anisotropia de tempo de vida de spin é a razão entre tempos de vida de spin fora do plano e dentro do plano, e é usado como uma medida desses mecanismos. O que eles descobriram é um mecanismo único habilitado pelo efeito específico de proximidade dos TMDCs no grafeno.