โมโนเลเยอร์แม่เหล็กช่วยเพิ่มแกรฟีนสปินทรอนิกส์

กราฟีนเป็นที่นิยมในหมู่วัสดุ 2 มิติสำหรับการขนส่งข้อมูลการหมุน แต่ไม่สามารถสร้างกระแสหมุนได้เว้นแต่คุณสมบัติของมันจะได้รับการปรับเปลี่ยน - อิเล็กโทรนิกเฟอร์แม่เหล็กโคบอลต์ตามอัตภาพถูกใช้สำหรับการฉีดและตรวจจับสัญญาณสปินเป็นกราฟีน

หากกราฟีนสามารถให้คุณสมบัติแม่เหล็กได้ด้วยตัวของมันเองมันสามารถสนับสนุนทางเดินของสปินประเภทหนึ่งโดยให้ความสมดุลระหว่างประชากรอิเล็กตรอนแบบสปินอัพและสปินดาวน์ทำให้เกิดกระแสสปิน - โพลาไรซ์

และนั่นคือสิ่งที่ Groningen ได้ทำร่วมกับมหาวิทยาลัยโคลอมเบีย

กุญแจสำคัญในการค้นพบคือความใกล้ชิดของกราฟีน bilayer กับ interlayer แอนติเฟอร์ริติกของ CrSBr

“ เราตรวจพบการนำไฟฟ้าแบบหมุน - โพลาไรซ์ที่มีขนาดใหญ่เป็นพิเศษถึง 14% ในกราฟีนแม่เหล็กซึ่งคาดว่าจะสามารถปรับแต่งได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยสนามไฟฟ้าตามขวาง” Talieh Ghiasi นักวิจัยของ Groningen กล่าว

การกระจายความร้อนที่หลีกเลี่ยงไม่ได้นั้นมีไว้เพื่อประโยชน์ครั้งเดียว

“ เราสังเกตว่าการไล่ระดับอุณหภูมิในกราฟีนแม่เหล็กเนื่องจากความร้อนของจูลจะถูกแปลงเป็นกระแสหมุน” Ghiasi กล่าว “ สิ่งนี้เกิดขึ้นจากเอฟเฟกต์ Seebeck ที่ขึ้นกับสปินซึ่งพบในกราฟีนเป็นครั้งแรกในการทดลองของเรา” Ghiasi กล่าว

การเคลื่อนย้ายสปินในกราฟีนมีความไวต่อพฤติกรรมแม่เหล็กของชั้นนอกสุดของแอนติเฟอร์ริติกที่อยู่ใกล้เคียง “ นี่หมายความว่าการวัดการขนส่งแบบสปินดังกล่าวช่วยให้สามารถอ่านค่าความเป็นแม่เหล็กของชั้นอะตอมเดียวได้” ตามรายงานของมหาวิทยาลัย “ ดังนั้นอุปกรณ์ที่ใช้กราฟีนแม่เหล็กจึงไม่เพียง แต่กล่าวถึงแง่มุมที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีมากที่สุดของแม่เหล็กในกราฟีนสำหรับหน่วยความจำ 2D และระบบประสาทสัมผัสเท่านั้น แต่ยังให้ข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติมเกี่ยวกับฟิสิกส์ของแม่เหล็กด้วย”

งานนี้ครอบคลุมอยู่ใน 'การสร้างกระแสไฟฟ้าและความร้อนโดยแม่เหล็ก bilayer กราฟีน' ซึ่งตีพิมพ์ใน Nature Nanotechnology

ภาพ: แผนผังที่เรียบง่ายแสดงการสร้างกระแสไฟฟ้าและความร้อนของกระแสหมุนในโครงสร้าง heterostructure ของกราฟีน - CrSBr แบบ bilayer อิเล็กโทรดโคบอลต์แม่เหล็กใช้เพื่อกำหนดระดับของโพลาไรซ์สปินที่เหนี่ยวนำให้เกิดความใกล้เคียงในกราฟีน bilayer ซึ่งการทำให้เป็นแม่เหล็กของชั้นนอกสุดของ CrSBr ช่วยให้สามารถนำอิเล็กตรอนสปินอัพได้สูงขึ้น (ลูกศรสีแดง)