p Na spintrônica, o momento magnético dos elétrons (spin) é usado para transferir e manipular informações. Um circuito de lógica de spin 2D ultracompacto poderia ser construído a partir de materiais 2D que podem transportar as informações de spin por longas distâncias e também fornecer polarização de spin forte da corrente de carga. Experimentos feitos por físicos da Universidade de Groningen (Holanda) e da Universidade da Colômbia (EUA) sugerem que o grafeno magnético pode ser a escolha definitiva para esses dispositivos de lógica de spin 2D, pois converte com eficiência a carga em corrente de spin e pode transferir essa polarização de spin forte em longas distâncias. Esta descoberta foi publicada em 6 de maio em Nature Nanotechnology . p Dispositivos spintrônicos são alternativas promissoras de alta velocidade e economia de energia para a eletrônica atual. Esses dispositivos usam o momento magnético dos elétrons, os chamados spins ('para cima' ou 'para baixo') para transferir e armazenar informações. A redução contínua da tecnologia de memória requer dispositivos spintrônicos cada vez menores e, portanto, busca materiais atomicamente finos que possam gerar ativamente grandes sinais de spin e transferir a informação de spin em distâncias micrométricas.

p Grafeno

p Por mais de uma década, o grafeno tem sido o material 2D mais favorável para o transporte de informações de spin. Contudo, o grafeno não pode gerar corrente de spin por si só, a menos que suas propriedades sejam modificadas apropriadamente. Uma maneira de conseguir isso é fazê-lo atuar como um material magnético. O magnetismo favoreceria a passagem de um tipo de spin e, assim, criaria um desequilíbrio no número de elétrons com spin para cima e spin para baixo. No grafeno magnético, isso resultaria em uma corrente altamente polarizada por spin.

p Essa ideia já havia sido confirmada experimentalmente pelos cientistas do grupo de Física de Nanodispositivos liderado pelo prof. Bart van Wees da Universidade de Groningen, Instituto Zernike para materiais avançados. Quando eles trouxeram o grafeno para perto de um antiferroímã 2D em camadas, CrSBr, eles poderiam medir diretamente uma grande polarização de spin da corrente, gerado pelo grafeno magnético.

p Spin-lógico

p Em dispositivos spintrônicos convencionais à base de grafeno, Eletrodos ferromagnéticos (cobalto) são usados ​​para injetar e detectar o sinal de spin no grafeno. Em contraste, em circuitos construídos de grafeno magnético, a injeção, o transporte e a detecção dos spins podem ser feitos pelo próprio grafeno, explica Talieh Ghiasi, primeiro autor do artigo. "Detectamos uma polarização de spin excepcionalmente grande de condutividade de 14% no grafeno magnético, que também deve ser eficientemente sintonizável por um campo elétrico transversal." Esse, junto com as excelentes propriedades de transporte de carga e spin do grafeno, permite a realização de circuitos de spin lógico 2D totalmente em grafeno onde o grafeno magnético sozinho pode injetar, transportar e detectar as informações de spin.

p Além disso, a dissipação de calor inevitável que acontece em qualquer circuito eletrônico torna-se uma vantagem nesses dispositivos spintrônicos. "Observamos que o gradiente de temperatura no grafeno magnético devido ao aquecimento Joule é convertido em corrente de spin. Isso acontece pelo efeito Seebeck dependente do spin que também é observado no grafeno pela primeira vez em nossos experimentos, "diz Ghiasi. A geração elétrica e térmica eficiente de correntes de spin pelo grafeno magnético promete avanços substanciais tanto para as tecnologias spintrônica 2D quanto para as tecnologias spin-caloritrônica.

p O transporte de spin no grafeno, além disso, é altamente sensível ao comportamento magnético da camada mais externa do antiferroímã vizinho. Isso implica que tais medições de transporte de spin permitem a leitura da magnetização de uma única camada atômica. Assim, os dispositivos magnéticos baseados em grafeno não apenas abordam os aspectos mais tecnologicamente relevantes do magnetismo no grafeno para a memória 2D e sistemas sensoriais, mas também fornecem mais informações sobre a física do magnetismo.

p As implicações futuras destes resultados serão investigadas no contexto do projeto emblemático Grafeno da UE, que trabalha para novas aplicações de grafeno e materiais 2D.