Le graphène est un matériau privilégié parmi les matériaux 2D pour le transport des informations de spin, mais il ne peut pas générer de courant de spin à moins que ses propriétés ne soient modifiées - des électrodes ferromagnétiques au cobalt sont traditionnellement utilisées pour injecter et détecter le signal de spin dans le graphène.
Si le graphène peut avoir des propriétés magnétiques, il pourrait à lui seul favoriser le passage d'un type de spin, faisant pencher la balance entre la population d'électrons spin-up et spin-down, créant un courant polarisé en spin.
Et c'est ce que Groningen a fait en partenariat avec l'Université de Colombie.
La clé de la découverte est la proximité du graphène bicouche avec un intercalaire antiferromagnétique CrSBr.
«Nous détectons une polarisation de spin exceptionnellement grande de la conductivité de 14% dans le graphène magnétique qui devrait également être ajustable efficacement par un champ électrique transversal», a déclaré Talieh Ghiasi, chercheur à Groningen.
Une dissipation thermique inévitable est pour une fois un avantage.
«Nous observons que le gradient de température dans le graphène magnétique dû au chauffage Joule est converti en courant de spin», a déclaré Ghiasi. "Cela se produit par l'effet Seebeck dépendant du spin qui est également observé dans le graphène pour la première fois dans nos expériences." dit Ghiasi.
Le transport de spin dans le graphène est sensible au comportement magnétique de la couche la plus externe de l'antiferromagnet voisin. «Cela implique que de telles mesures de transport de spin permettent de lire l'aimantation d'une seule couche atomique», selon l'université. «Ainsi, les dispositifs magnétiques à base de graphène abordent non seulement les aspects les plus technologiquement pertinents du magnétisme dans le graphène pour la mémoire 2D et les systèmes sensoriels, mais fournissent également un aperçu supplémentaire de la physique du magnétisme.»
Le travail est couvert dans «Génération électrique et thermique des courants de spin par le graphène bicouche magnétique», publié dans Nature Nanotechnology.
Image: un schéma simplifié montrant la génération électrique et thermique de courants de spin dans une hétérostructure bicouche graphène-CrSBr. Des électrodes magnétiques en cobalt sont utilisées pour déterminer le degré de polarisation de spin induite par la proximité dans le graphène bicouche, où la magnétisation de la couche la plus externe de CrSBr permet une conductivité plus élevée des électrons de spin-up (flèches rouges).