גרפן הוא מועדף בקרב חומרים דו-ממדיים להעברת מידע ספין, אך אינו יכול לייצר זרם ספין אלא אם כן משתנים תכונותיו - בדרך כלל משתמשים באלקטרודות פרומגנטיות של קובלט לצורך הזרקה ואיתור אות הסיבוב לגרפן.
אם ניתן לתת לתכונות מגנטיות גרפן, בפני עצמו הוא יכול להעדיף מעבר של סוג אחד של ספין, ולהטות את האיזון בין ספין-up לאוכלוסיית האלקטרונים המסתובבת, וליצור זרם מקוטב ספין.
וזה מה שעשתה חרונינגן בשותפות עם אוניברסיטת קולומביה.
המפתח לגילוי הוא קרבתו של גרפן דו שכבתי למשכבת שכבת אנטי-מגנטית מסוג CrSBr.
"אנו מזהים קיטוב ספין גדול במיוחד של מוליכות של 14% בגרפן המגנטי, שגם הוא צפוי להתכוונן ביעילות באמצעות שדה חשמלי רוחבי", אמר חוקר חרונינגן טליה גיאסי.
פיזור חום בלתי נמנע הוא תועלת אחת.
"אנו מבחינים כי שיפוע הטמפרטורה בגרפן המגנטי עקב חימום הג'ול מומר לזרם סיבוב," אמר גיאסי. "זה קורה על ידי אפקט Seebeck תלוי הספין שנצפה גם בפעם הראשונה בגרפן בניסויים שלנו." אומר גיאסי.
הובלת סיבוב בגרפן רגישה להתנהגות המגנטית של השכבה החיצונית ביותר של האנטי-מגנט השכן. "זה מרמז שמדידות הובלת ספין כאלה מאפשרות קריאה של מגנטיזציה של שכבה אטומית אחת," על פי האוניברסיטה. "לפיכך, המכשירים מבוססי הגרפן המגנטי אינם מתייחסים רק להיבטים הרלוונטיים ביותר מבחינה טכנולוגית של מגנטיות בגרפן עבור זיכרון דו-ממדי ומערכות חושיות, אלא גם מספקים תובנה נוספת לפיזיקה של מגנטיות."
העבודה מכוסה ב'ייצור חשמל ותרמי של זרמי סיבוב על ידי גרפן דו שכבתי מגנטי ', שפורסם ב- Nature Nanotechnology.
תמונה: תרשים פשוט המציג ייצור חשמלי ותרמי של זרמי ספין בהטרו-מבנה גרפן דו שכבתי-CrSBr. אלקטרודות קובלט מגנטיות משמשות לקביעת מידת קיטוב הסיבוב המושרה בקרבה בגרפן הדו שכבתי, כאשר המגנטיזציה של השכבה החיצונית ביותר של CrSBr מאפשרת מוליכות גבוהה יותר של אלקטרונים מסובבים (חיצים אדומים).