Pesquisadores do Graphene Flagship mostraram em um artigo publicado em Avanços da Ciência como heteroestruturas construídas a partir de grafeno e isolantes topológicos têm forte, acoplamento spin-órbita induzido por proximidade que pode formar a base de novas tecnologias de processamento de informação.

O acoplamento spin-órbita está no cerne da spintrônica. O acoplamento spin-órbita do grafeno e a alta mobilidade de elétrons o tornam atraente para comprimento de coerência de spin longo em temperatura ambiente. Pesquisadores do Graphene Flagship da Chalmers University of Technology (Suécia), Instituto Catalão de Nanociência e Nanotecnologia - ICN2 (Espanha), Universitat Autònoma de Barcelona (Espanha) e ICREA Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançados (Espanha) mostraram uma forte sintonia e supressão do sinal de spin e tempo de vida de spin em heteroestruturas formadas por grafeno e isolantes topológicos. Isso pode levar a novas aplicações de grafeno spintrônico, variando de novos circuitos a novas memórias não voláteis e tecnologias de processamento de informações.

"A vantagem de usar heteroestruturas construídas com dois materiais Dirac é que, grafeno em proximidade com isoladores topológicos ainda suporta o transporte de spin, e, ao mesmo tempo, adquire um forte acoplamento spin-órbita, "disse o professor associado Saroj Prasad Dash, da Chalmers University of Technology.

“Não queremos apenas transportar spin, queremos manipulá-lo, "disse o professor Stephan Roche do ICN2 e vice-líder do pacote de trabalho de spintrônica da Graphene Flagship, “o uso de isoladores topológicos é uma nova dimensão para a spintrônica, eles têm um estado de superfície semelhante ao grafeno e podem se combinar para criar novos estados híbridos e novos recursos de spin. Combinando o grafeno dessa forma, podemos usar a densidade ajustável de estados para ligar / desligar - para conduzir ou não o spin. Isso abre um playground de dispositivo de rotação ativo. "

O carro-chefe do grafeno, desde o começo, viu o potencial de dispositivos spintrônicos feitos de grafeno e materiais relacionados. Este artigo mostra como a combinação do grafeno com outros materiais para fazer heteroestruturas abre novas possibilidades e aplicações potenciais.

"Este artigo combina experimento e teoria e esta colaboração é um dos pontos fortes do Spintronics Work-Package dentro do Graphene Flagship, "disse Roche.

“Os isolantes topológicos pertencem a uma classe de materiais que geram fortes correntes de spin, de relevância direta para aplicações spintrônicas, como memórias de torque spin-órbita. Conforme relatado por este artigo, a outra combinação de isoladores topológicos com materiais bidimensionais como o grafeno é ideal para permitir a propagação de informações de spin com potência extremamente baixa em longas distâncias, bem como para explorar funcionalidades complementares, chave para projetar e fabricar arquiteturas de lógica de spin, "disse Kevin Garello do IMEC, Bélgica, que é líder do Pacote de Trabalho de Spintrônica de Grafeno Flagships.

Professora Andrea C. Ferrari, Diretor de Ciência e Tecnologia da Capitânia do Grafeno, e o presidente do seu painel de gerenciamento acrescentou:"Este documento nos aproxima da construção de dispositivos spintrônicos úteis. O roteiro de inovação e tecnologia do grafeno Flagship reconhece o potencial do grafeno e de materiais relacionados nesta área. Este trabalho mais uma vez coloca o Flagship na vanguarda deste campo, iniciado com contribuições pioneiras de pesquisadores europeus. "