p O spin é uma propriedade quântica fundamental que influencia uma série de fenômenos físicos e químicos associados a ele. Usar a propriedade de rotação de um material para transportar a corrente tem aplicações na transferência de dados em uma velocidade muito mais alta, por exemplo, e atinge melhor eficiência energética do que dispositivos tradicionais que dependem de cargas elétricas. Contudo, isso requer um material que possa gerar corrente de spin pura de longa duração com alta eficiência. p Uma equipe liderada pelo Prof LOH Kian Ping, Departamento de Química e Centro de Materiais 2-D Avançados, NUS, identificou um candidato promissor na forma de ditelureto de molibdênio semimetal fino de poucas camadas (MoTe ₂ ) Um semimetal é um material com uma sobreposição muito pequena entre a parte inferior da banda de condução e o topo da banda de valência. Possui propriedades de material intermediárias entre as de metais e semicondutores.

p A equipe contou com o chamado efeito Hall de rotação intrínseco (EHM) em MoTe ₂ , que converte corrente de carga em corrente de spin pura sem um campo magnético forte ou métodos de excitação complicados. Em materiais convencionais, Ela sofre de duas limitações. Um é a compensação entre a eficiência de conversão de spin de carga e o comprimento de difusão de spin. Outra é a restrição geométrica que requer o fluxo da corrente de carga, a corrente de spin e a polarização de spin devem ser mutuamente ortogonais entre si. O último limita as configurações do dispositivo onde a corrente de spin pode ser usada para mudar a orientação de uma camada magnética em dispositivos magnéticos.

p Prof Loh disse, "Descobrimos que ambas as limitações podem ser superadas diminuindo a simetria do MoTe semimetal ₂ cristal. Na prática, isso simplesmente requer o MoTe ₂ cristal a ser desbastado até uma espessura de algumas camadas. "

p Dr. SONG Peng, o primeiro autor do artigo, obteve amostras atomicamente finas usando o método de esfoliação com fita adesiva e fabricou os dispositivos para estudar a conversão de carga em rotação. Ao usar um eletrodo não magnético para injetar cargas na amostra, ele foi capaz de gerar corrente de spin pura e medir seu comprimento de difusão no material. Foi obtida uma eficiência de conversão de carga-spin de cerca de 30% e comprimento de difusão de spin de cerca de 2 μm. A combinação de ambas as características é muito rara e não foi observada em outros materiais, incluindo arsenieto de platina e gálio.

p A equipe explicou que a inovação está na quebra de simetria com redução da dimensionalidade do cristal. O acoplamento spin-órbita, que é responsável pela corrente de spin, exibe um comportamento incomum em MoTe atomicamente fino ₂ . Além de gerar corrente de spin de forma eficiente, também ajuda a corrente de spin a propagar uma distância de 2 um, que é muito mais longo do que o comprimento de difusão de spin (cerca de 10 nm) encontrado em metais Hall de spin comumente estudados, como platina e tungstênio.

p Além disso, a equipe identificou uma nova forma de SHE, que eles chamaram de SHE planar para denotar o fato de que a polarização do spin e a corrente de carga podem ser colineares em vez de ortogonais. A redução da simetria do cristal é responsável pela geração de SHE planar. Tal efeito pode ser aplicado para alternar a magnetização em junções de tunelamento magnético usando o efeito de torque de transferência de spin.

p "Nosso estudo não apenas identificou um material promissor para futuros dispositivos de eficiência energética, mas também revela o conceito de que a redução de simetria pode ser uma estratégia poderosa para manipular os efeitos relacionados à rotação-órbita, "acrescentou o Prof Loh.

p Próximo, a equipe planeja incorporar este material em dispositivos funcionais, como memória de acesso aleatório, para aplicações potenciais no mundo real.

p O estudo é publicado em Materiais da Natureza .