El grafeno es uno de los materiales preferidos en 2D para transportar información de espín, pero no puede generar corriente de espín a menos que se modifiquen sus propiedades; convencionalmente, se utilizan electrodos ferromagnéticos de cobalto para inyectar y detectar la señal de espín en el grafeno.
Si al grafeno se le pueden otorgar propiedades magnéticas, por sí solo podría favorecer el paso de un tipo de espín, inclinando el equilibrio entre la población de electrones de espín hacia arriba y hacia abajo, creando una corriente de espín polarizada.
Y eso es lo que ha hecho Groningen en alianza con la Universidad de Colombia.
La clave del descubrimiento es la proximidad del grafeno bicapa a una capa intermedia de antiferromagnet CrSBr.
“Detectamos una polarización de espín excepcionalmente grande de conductividad del 14% en el grafeno magnético que también se espera que sea sintonizable de manera eficiente mediante un campo eléctrico transversal”, dijo el investigador de Groningen Talieh Ghiasi.
La inevitable disipación de calor es, por una vez, un beneficio.
“Observamos que el gradiente de temperatura en el grafeno magnético debido al calentamiento de Joule se convierte en corriente de espín”, dijo Ghiasi. "Esto sucede por el efecto Seebeck dependiente del espín que también se observa en el grafeno por primera vez en nuestros experimentos". dice Ghiasi.
El transporte de espín en el grafeno es sensible al comportamiento magnético de la capa más externa del antiferromaimán vecino. "Esto implica que tales medidas de transporte de espín permiten la lectura de la magnetización de una sola capa atómica", según la universidad. "Por lo tanto, los dispositivos magnéticos basados en grafeno no solo abordan los aspectos tecnológicamente más relevantes del magnetismo en el grafeno para la memoria 2D y los sistemas sensoriales, sino que también brindan más información sobre la física del magnetismo".
El trabajo está cubierto en 'Generación eléctrica y térmica de corrientes de espín por grafeno bicapa magnético', publicado en Nature Nanotechnology.
Imagen: un esquema simplificado que muestra la generación eléctrica y térmica de corrientes de espín en una heteroestructura bicapa de grafeno-CrSBr. Los electrodos magnéticos de cobalto se utilizan para determinar el grado de polarización de espín inducida por proximidad en el grafeno bicapa, donde la magnetización de la capa más externa de CrSBr permite una mayor conductividad de los electrones de espín (flechas rojas).