Graphene disukai di antara bahan 2D untuk mengangkut informasi spin, tetapi tidak dapat menghasilkan arus spin kecuali propertinya dimodifikasi - secara konvensional elektroda feromagnetik kobalt digunakan untuk menginjeksi dan mendeteksi sinyal spin ke graphene.
Jika graphene dapat diberi sifat magnet, dengan sendirinya ia dapat mendukung lewatnya satu jenis spin, memberi keseimbangan antara populasi elektron spin-up dan spin-down, menciptakan arus spin-polarized.
Dan itulah yang telah dilakukan Groningen dalam kemitraan dengan Universitas Kolombia.
Kunci penemuan ini adalah kedekatan graphene bilayer dengan interlayer antiferromagnet CrSBr.
“Kami mendeteksi spin-polarisasi konduktivitas yang sangat besar sebesar 14% dalam graphene magnetik yang juga diharapkan dapat disetel secara efisien oleh medan listrik melintang,” kata peneliti Groningen Talieh Ghiasi.
Disipasi panas yang tak terhindarkan hanya bermanfaat sekali.
“Kami mengamati bahwa gradien suhu dalam graphene magnetik akibat pemanasan Joule diubah menjadi arus spin,” kata Ghiasi. "Ini terjadi oleh efek Seebeck yang bergantung pada putaran yang juga diamati dalam graphene untuk pertama kalinya dalam eksperimen kami." kata Ghiasi.
Transpor spin dalam graphene sensitif terhadap perilaku magnet dari lapisan paling luar antiferromagnet tetangga. "Ini menyiratkan bahwa pengukuran transpor spin memungkinkan pembacaan magnetisasi dari satu lapisan atom," menurut universitas. "Dengan demikian, perangkat berbasis graphene magnetik tidak hanya menangani aspek magnetisme yang paling relevan secara teknologi dalam graphene untuk memori 2D dan sistem sensorik, tetapi juga memberikan wawasan lebih jauh tentang fisika magnetisme."
Pekerjaan ini tercakup dalam 'Pembangkitan listrik dan termal arus spin oleh graphene bilayer magnetik', yang diterbitkan dalam Nature Nanotechnology.
Gambar: skema yang disederhanakan yang menunjukkan pembangkitan listrik dan termal dari arus spin dalam heterostruktur graphene-CrSBr bilayer. Elektroda kobalt magnetik digunakan untuk menentukan derajat polarisasi spin yang diinduksi kedekatan dalam graphene bilayer, di mana magnetisasi lapisan terluar CrSBr memungkinkan konduktivitas elektron spin-up yang lebih tinggi (panah merah).