Graphene digemari di antara bahan 2D untuk mengangkut maklumat putaran, tetapi tidak dapat menghasilkan arus putaran kecuali sifatnya diubah - elektrod feromagnetik kobalt secara konvensional digunakan untuk menyuntik dan mengesan isyarat putaran ke dalam graphene.
Sekiranya graphene dapat diberikan sifat magnetik, dengan sendirinya ia dapat memihak kepada satu jenis putaran, mengurangkan keseimbangan antara populasi elektron berputar dan berputar, mewujudkan arus terpolarisasi berputar.
Dan itulah yang telah dilakukan Groningen dengan bekerjasama dengan Colombia University.
Kunci penemuan adalah kedekatan graphene bilayer dengan interlayer antiferromagnet CrSBr.
"Kami mengesan polarisasi berputar yang sangat besar kekonduksian 14% pada graphene magnetik yang juga diharapkan dapat diselaraskan secara efisien oleh medan elektrik melintang," kata penyelidik Groningen, Talieh Ghiasi.
Pelesapan haba yang tidak dapat dielakkan adalah untuk kebaikan sekali.
"Kami melihat bahawa kecerunan suhu dalam graphene magnetik akibat pemanasan Joule ditukar menjadi arus putaran," kata Ghiasi. "Ini berlaku oleh kesan Seebeck yang bergantung pada putaran yang juga diperhatikan dalam graphene untuk pertama kalinya dalam eksperimen kami." kata Ghiasi.
Pengangkutan putaran dalam graphene sensitif terhadap tingkah laku magnet lapisan paling luar antiferromagnet yang berdekatan. "Ini menunjukkan bahawa pengukuran pengangkutan berputar seperti itu memungkinkan pembacaan magnetisasi lapisan atom tunggal," menurut universiti. "Oleh itu, peranti berasaskan graphene magnetik tidak hanya menangani aspek kemagnetan yang paling relevan dari segi teknologi dalam graphene untuk sistem memori dan deria 2D, tetapi juga memberikan gambaran lebih lanjut mengenai fizik magnet."
Karya ini dibahas dalam 'Penjanaan elektrik dan terma arus putaran oleh graphene bilayer magnetik', yang diterbitkan dalam Nature Nanotechnology.
Imej: skematik ringkas yang menunjukkan penjanaan arus putaran elektrik dan terma dalam heterostruktur bilene graphene-CrSBr. Elektrod kobalt magnetik digunakan untuk menentukan tahap polarisasi putaran yang disebabkan oleh jarak di graphene bilayer, di mana magnetisasi lapisan paling luar CrSBr memungkinkan untuk kekonduksian elektron berputar-atas yang lebih tinggi (anak panah merah).