Pesquisadores do Grupo de Física e Engenharia de Nanodispositivos do ICN2, liderado pelo ICREA Prof. Sergio O. Valenzuela, demonstraram inequivocamente a natureza anisotrópica do relaxamento de spin no grafeno quando interfaceado com dichalcogenetos de metais de transição (TMDC). O papel, intitulado "Relaxamento de spin fortemente anisotrópico em heteroestruturas de dichalcogeneto de metal de transição de grafeno à temperatura ambiente, "foi publicado esta semana em Física da Natureza com o autor principal L. Antonio Benítez.

Spin é o momento angular intrínseco das partículas subatômicas. Embora sem equivalente real na física clássica, pode ser usado como cobrar para armazenar, manipular e transportar informações. O grafeno é conhecido por transportar spins de elétrons de forma muito eficaz em grandes distâncias. Contudo, a manipulação desses giros é dificultada pela falta de qualquer meio de controlá-los externamente. A interação spin-orbit coupling (SOC) oferece exatamente esse meio, embora em grafeno, isso deve ser 'emprestado' de outros materiais por meio do efeito de proximidade.

Usando uma abordagem experimental desenvolvida nos últimos dois anos pelo grupo ICN2, os pesquisadores observaram que os spins se comportam de maneira diferente ao atingir a bicamada de grafeno / TMDC, dependendo de sua orientação. Os spins no plano foram considerados muito sensíveis ao SOC induzido por proximidade, relaxando e perdendo a orientação até 10 vezes mais rápido do que os giros fora do plano. Este relaxamento de spin fortemente anisotrópico foi ainda observado como uma consequência do acoplamento spin-vale também impresso no grafeno do TMDC.

Crucialmente, todas as observações foram realizadas à temperatura ambiente, tornando-os de relevância direta para futuras aplicações tecnológicas.

Esses resultados sugerem que um sistema de grafeno / TMDC poderia ser usado como um filtro de spin, permitindo a detecção de pequenas mudanças de orientação. Eles também representam o primeiro passo para alcançar o controle externo sobre a propagação de spins no grafeno, e oferecem um ponto de partida interessante para a exploração de fenômenos de spin-valley acoplados e conceitos de dispositivos spin-valleytronics.