p Pesquisadores do Grupo de Nanociência Teórica e Computacional do ICN2, bem como da Université catholique de Louvain, usaram simulações numéricas para mostrar que o comprimento de difusão do spin é independente do tamanho do grão. Os resultados são publicados em Nano Letras e têm implicações para a otimização de dispositivos spintrônicos baseados em grafeno. p O grafeno é um material que vem ganhando fama nos últimos anos devido às suas magníficas propriedades. Em particular, para spintrônica, o grafeno é um material valioso porque os spins dos elétrons usados ​​permanecem inalterados por um tempo relativamente longo. Contudo, o grafeno precisa ser produzido em grande escala para ser usado em dispositivos futuros. Com esse respeito, a deposição química de vapor (CVD) é o método de fabricação mais promissor.

p O CVD envolve o cultivo de grafeno em um substrato metálico em altas temperaturas. Nesse processo, a geração de grafeno começa em diferentes pontos do substrato simultaneamente. Isso produz diferentes domínios de cristal único de grafeno separados uns dos outros por meio de contornos de grão, consistindo em matrizes de cinco, anéis de carbono de sete ou mesmo oito membros. O produto final é, portanto, grafeno policristalino.

p O grafeno policristalino é tão bom quanto o grafeno de cristal único para a spintrônica? Os limites do grão são uma fonte significativa de dispersão de carga, aumentando a resistência elétrica do material. Como eles afetam o transporte de spin?

p Alguns experimentos sugerem que os limites dos grãos não desempenham um papel importante no transporte de rotação. Nesse contexto, Dr. Aron W. Cummings, do Grupo de Nanociência Teórica e Computacional do ICN2, liderado pelo ICREA Prof. Stephan Roche, juntamente com pesquisadores da Université catholique de Louvain (Bélgica), usaram simulações de primeiros princípios para estudar o impacto de contornos de grão no transporte de spin em grafeno policristalino. O estudo é publicado em Nano Letras .

p Os pesquisadores consideraram dois mecanismos diferentes pelos quais os spins podem perder sua orientação original (relaxamento do spin). Uma é responsável pela randomização de spins dentro dos grãos devido ao acoplamento spin-órbita, o outro considera a possibilidade dos spins inverterem devido ao espalhamento em um contorno de grão. Contudo, os pesquisadores descobriram que o último caso não aconteceu. Os limites do grão não têm nenhum efeito adverso no transporte do spin.

p Portanto, O comprimento de difusão do spin no grafeno policristalino é independente do tamanho do grão e depende apenas da força do acoplamento spin-órbita induzido pelo substrato. Além disso, isto é válido não só para o regime difusivo de transporte, mas também para aquele fracamente localizado, em que fenômenos quânticos começam a prevalecer. Esta é a primeira simulação de mecânica quântica que confirma que a mesma expressão para comprimento de difusão de spin é válida em ambos os regimes.

p A pesquisa destaca o fato de que o grafeno de domínio único pode não ser um requisito para aplicações de spintrônica, e que o grafeno policristalino cultivado com CVD pode funcionar tão bem. Isso coloca o foco em outros aspectos para melhorar a produção de grafeno, como a eliminação de impurezas magnéticas.