p Físicos da Universidade de Groningen construíram um transistor de spin bidimensional, em que as correntes de spin foram geradas por uma corrente elétrica por meio do grafeno. Uma monocamada de um dichalcogeneto de metal de transição (TMD) foi colocada no topo do grafeno para induzir a conversão de carga em spin no grafeno. Esta observação experimental foi descrita na edição da revista. Nano Letras publicado em 11 de setembro de 2019. p Spintrônica é uma forma alternativa atraente de criar dispositivos eletrônicos de baixa potência. Não se baseia em uma corrente de carga, mas em uma corrente de spins de elétrons. Spin é uma propriedade da mecânica quântica de um elétron, um momento magnético que pode ser usado para transferir ou armazenar informações.

p Heteroestrutura

p Grafeno, uma forma 2-D de carbono, é um excelente transportador de rotação. Contudo, a fim de criar ou manipular spins, a interação de seus elétrons com os núcleos atômicos é necessária:acoplamento spin-órbita. Essa interação é muito fraca em carbono, tornando difícil gerar ou manipular correntes de spin no grafeno. Contudo, foi demonstrado que o acoplamento spin-órbita no grafeno aumentará quando uma monocamada de um material com átomos mais pesados ​​(como um TMD) é colocado no topo, criando uma heteroestrutura de Van der Waals.

p No grupo de Física de Nanodispositivos, liderado pelo professor Bart van Wees da Universidade de Groningen, Ph.D. a estudante Talieh Ghiasi e o pesquisador de pós-doutorado Alexey Kaverzin criaram essa heteroestrutura. Usando eletrodos de ouro, eles foram capazes de enviar uma corrente de carga pura através do grafeno e gerar uma corrente de spin, referido como o efeito Rashba-Edelstein. Isso acontece devido à interação com os átomos pesados ​​da monocamada TMD (neste caso, dissulfeto de tungstênio). Este efeito bem conhecido foi observado pela primeira vez no grafeno próximo a outros materiais 2-D.

p Simetrias

p "A corrente de carga induz uma corrente de spin no grafeno, que poderíamos medir com eletrodos de cobalto ferromagnéticos spin-seletivos, ", diz Ghiasi. Essa conversão de carga em giro torna possível construir circuitos de giro totalmente elétricos com grafeno. Anteriormente, os spins tiveram que ser injetados através de um ferromagneto. “Mostramos também que a eficiência da geração do acúmulo de spin pode ser ajustada pela aplicação de um campo elétrico, "acrescenta Ghiasi. Isso significa que eles construíram um transistor de spin no qual a corrente de spin pode ser ligada e desligada.

p O efeito Rashba-Edelstein não é o único efeito que produz uma corrente de spin. O estudo mostra que o efeito Spin-Hall faz o mesmo, mas que esses spins são orientados de forma diferente. "Quando aplicamos um campo magnético, fazemos os spins girarem no campo. Diferentes simetrias dos sinais de spin gerados pelos dois efeitos em interação com o campo magnético nos ajudam a separar a contribuição de cada efeito em um sistema, "explica Ghiasi. Foi também a primeira vez que os dois tipos de mecanismos de conversão de carga em spin foram observados no mesmo sistema." Isso nos ajudará a obter uma visão mais fundamental sobre a natureza do acoplamento spin-órbita nessas heteroestruturas. "

p Graphene Flagship

p Além dos insights fundamentais que o estudo pode fornecer, construir um transistor de spin 2-D totalmente elétrico (sem ferromagnetos) tem um significado considerável para aplicações spintrônicas, que também é um objetivo do EU Graphene Flagship. "Isso é especialmente verdadeiro porque pudemos ver o efeito à temperatura ambiente. O sinal de rotação diminuiu com o aumento da temperatura, mas ainda estava muito presente nas condições ambientais."