O grafeno é o preferido entre os materiais 2D para transportar informações de spin, mas não pode gerar corrente de spin a menos que suas propriedades sejam modificadas - eletrodos ferromagnéticos de cobalto convencionais são usados para injetar e detectar o sinal de spin no grafeno.
Se o grafeno puder receber propriedades magnéticas, por si só ele poderia favorecer a passagem de um tipo de spin, alterando o equilíbrio entre a população de elétrons de spin para cima e para baixo, criando uma corrente polarizada de spin.
E é isso que Groningen fez em parceria com a Universidade da Colômbia.
A chave para a descoberta é a proximidade do grafeno de duas camadas a uma camada intercalar antiferromagnética CrSBr.
“Detectamos uma polarização de spin excepcionalmente grande de condutividade de 14% no grafeno magnético, que também deve ser eficientemente sintonizável por um campo elétrico transversal”, disse o pesquisador Talieh Ghiasi de Groningen.
A dissipação de calor inevitável é uma vez um benefício.
“Observamos que o gradiente de temperatura no grafeno magnético devido ao aquecimento de Joule é convertido em corrente de spin”, disse Ghiasi. “Isso acontece pelo efeito Seebeck dependente do spin, que também é observado no grafeno pela primeira vez em nossos experimentos.” diz Ghiasi.
O transporte de spin no grafeno é sensível ao comportamento magnético da camada mais externa do antiferroímã vizinho. “Isso implica que tais medições de transporte de spin permitem a leitura da magnetização de uma única camada atômica”, de acordo com a universidade. “Assim, os dispositivos magnéticos baseados em grafeno não só abordam os aspectos tecnologicamente mais relevantes do magnetismo no grafeno para a memória 2D e sistemas sensoriais, mas também fornecem mais informações sobre a física do magnetismo.”
O trabalho é abordado em 'Geração elétrica e térmica de correntes de spin por grafeno de dupla camada magnética', publicado na Nature Nanotechnology.
Imagem: um esquema simplificado mostrando a geração elétrica e térmica de correntes de spin em uma heteroestrutura de grafeno-CrSBr de duas camadas. Eletrodos magnéticos de cobalto são usados para determinar o grau de polarização de spin induzida por proximidade na bicamada de grafeno, onde a magnetização da camada mais externa de CrSBr permite maior condutividade de elétrons de spin-up (setas vermelhas).