p Para fazer transistores que operam usando o spin dos elétrons em vez de sua carga, é necessário encontrar uma maneira de ligar e desligar as correntes de spin. Além disso, a vida útil dos spins deve ser pelo menos igual ao tempo que esses elétrons levam para percorrer um circuito. Cientistas da Universidade de Groningen agora deram um passo importante ao criar um dispositivo que atende a esses dois requisitos, com base em uma camada dupla de grafeno no topo de uma camada de dissulfeto de tungstênio. Seus resultados foram publicados em 16 de outubro na revista. Revisão Física B . p Grafeno, uma forma bidimensional de carbono, é um excelente condutor de spins de elétrons. Contudo, é difícil manipular correntes de spin neste material. Spin é uma propriedade da mecânica quântica dos elétrons, o que os faz se comportar como pequenos ímãs. O grupo de Física de Nanodispositivos da Universidade de Groningen, liderado pelo professor Bart van Wees, está trabalhando neste problema. Eles mostraram anteriormente que é possível controlar as correntes de spin se o grafeno for colocado sobre uma camada de dissulfeto de tungstênio (outro material 2-D).

p Nova técnica

p "Contudo, esta abordagem reduz a vida útil dos spins, "explica Siddhartha Omar, um pós-doutorado no grupo Van Wees. O tungstênio é um metal, e seus átomos influenciam os elétrons que passam pelo grafeno, dissipando as correntes de spin. Isso levou Omar a usar uma camada dupla de grafeno no dissulfeto de tungstênio, baseado na teoria de que os elétrons que passam pela camada superior deveriam "sentir" menos a influência dos átomos de metal.

p Omar também usou outra nova técnica, em que dois tipos diferentes de corrente de spin são passados ​​através do grafeno. O spin é um momento magnético que tem uma direção determinada. Em materiais normais, os spins não estão alinhados. Contudo, o momento magnético das correntes de spin - como o dos ímãs - tem um alinhamento preferencial. Em relação ao material pelo qual os elétrons estão passando, seus spins podem ter uma orientação no plano ou uma orientação fora do plano.

p Nível de energia

p "Nós achamos isso, à medida que os elétrons passam pela camada externa de grafeno, os spins no plano são dissipados muito rapidamente - em meros picossegundos. Contudo, a vida útil dos spins fora do plano é cerca de cem vezes maior. "Isso significa que, mesmo na presença de dissulfeto de tungstênio, um componente das correntes de spin (spins com orientação fora do plano) pode viajar longe o suficiente para ser usado em dispositivos como transistores.

p O nível de energia das correntes de spin observadas por Omar fez com que passassem pela camada superior de grafeno. Este nível de energia pode ser aumentado pela aplicação de um campo elétrico, empurrando as correntes de spin para a camada inferior. "Lá em baixo, os spins sentirão o efeito total dos átomos de metal e as correntes de spin se dissiparão rapidamente, "Omar explica. Essa capacidade de desligar a corrente de spin usando um campo elétrico é importante, já que poderia ser usado para 'gate' transistores baseados nesta tecnologia.

p "Infelizmente, certas limitações técnicas do substrato sobre o qual construímos esses dispositivos nos impedem de criar campos elétricos que são fortes o suficiente para produzir esse efeito de bloqueio, "diz Omar." No entanto, mostramos que é possível enviar correntes de spin através de uma heteroestrutura feita de grafeno e dissulfeto de tungstênio. Esse é um passo importante para a criação de um transistor de spin. "