En spintronique, le minute magnétique des électrons (spin) est utilisé pour transférer et manipuler des informations. Un circuit de logique de spin 2D extremely-compact pourrait être construit à partir de matériaux 2D capables de transporter les informations de spin sur de longues distances et de fournir également une forte polarisation de spin du courant de charge. Des expériences menées par des physiciens de l’Université de Groningen (Pays-Bas) et de l’Université de Colombie (États-Unis) suggèrent que le graphène magnétique peut être le choix ultime pour ces dispositifs à logique de spin 2D vehicle il convertit efficacement la cost en courant de spin et peut transférer cette forte polarisation de spin. sur de longues distances. Cette découverte a été publiée le 6 mai dans Character Nanotechnology.



Les appareils Spintronic sont des choices prometteuses à haute vitesse et économes en énergie pour l’électronique actuelle. Ces appareils utilisent le instant magnétique des électrons appelés spins (« up » ou « down ») pour transférer et stocker des informations. La réduction continue de la technologie de la mémoire nécessite des dispositifs spintroniques de in addition en additionally petits et recherche donc des matériaux atomiquement minces capables de générer activement de grands signaux de spin et de transférer les informations de spin sur des distances micrométriques.

Graphène

Depuis in addition d’une décennie, le graphène est le matériau 2D le as well as favorable pour le transport des informations de spin. Cependant, le graphène ne peut pas générer de courant de spin par lui-même à moins que ses propriétés ne soient modifiées de manière appropriée. Une façon d’y parvenir est de le faire agir comme un matériau magnétique. Le magnétisme favoriserait le passage d’un sort de spin et créerait ainsi un déséquilibre dans le nombre d’électrons avec spin-up compared to spin-down. Dans le graphène magnétique, il en résulterait un courant fortement polarisé en spin.



Cette idée avait maintenant été confirmée expérimentalement par les scientifiques du groupe Physique des nanodispositifs dirigé par le prof. Bart van Wees à l’Université de Groningen, institut Zernike pour les matériaux avancés. Lorsqu’ils ont amené le graphène à proximité immédiate d’un antiferromagnétique en couches 2D, le CrSBr, ils ont pu mesurer directement une grande polarisation de spin du courant, générée par le graphène magnétique.

Spin-logique

Dans les dispositifs spintroniques classiques à base de graphène, des électrodes ferromagnétiques (cobalt) sont utilisées pour injecter et détecter le sign de spin dans le graphène. En revanche, dans les circuits construits à partir de graphène magnétique, l’injection, le transport et la détection des spins peuvent tous être effectués par le graphène lui-même, explique Talieh Ghiasi, leading auteur de l’article. « Nous détectons une polarisation de spin exceptionnellement grande de la conductivité de 14% dans le graphène magnétique qui devrait également être efficacement accordable par un champ électrique transversal. Ceci, combiné aux propriétés exceptionnelles de transport de cost et de spin du graphène, permet la réalisation de circuits de logique de spin 2D entièrement graphène où le graphène magnétique seul peut injecter, transporter et détecter les informations de spin.

De as well as, la dissipation thermique inévitable qui se produit dans tout circuit électronique est tournée à un avantage dans ces dispositifs spintroniques. « On observe que le gradient de température dans le graphène magnétique dû au chauffage Joule est converti en courant de spin. Cela se produit par l’effet Seebeck dépendant du spin qui est également observé dans le graphène pour la première fois dans nos expériences « , explique Ghiasi. La génération électrique et thermique efficace de courants de spin par le graphène magnétique promet des avancées substantielles à la fois pour les technologies spintronique 2D et spin-caloritronique.

Produit phare du graphène

En outre, le transportation de spin dans le graphène est très sensible au comportement magnétique de la couche la in addition externe de l’antiferromagnet voisin. Cela implique que de telles mesures de transportation de spin permettent la lecture de l’aimantation d’une seule couche atomique. Ainsi, les dispositifs à foundation de graphène magnétique abordent non seulement les elements les furthermore pertinents du issue de vue technologique du magnétisme dans le graphène pour la mémoire 2D et les systèmes sensoriels, mais fournissent également un aperçu supplémentaire de la physique du magnétisme.

Les implications futures de ces résultats seront étudiées dans le contexte du projet phare de l’UE sur le graphène, qui travaille vers de nouvelles apps du graphène et des matériaux 2D.