石墨烯旋转传输向应用迈出了一步

石墨烯旗舰的强大合作精神正在加速基于石墨烯(碳的单原子厚同素异形体)和相关材料(GRM)(如过渡金属二硫化物(TMDCs))的新技术的发展。

石墨烯优异的可调电子特性使其成为自旋电子学应用的理想材料。旗舰研究人员在最近的三篇论文中引领潮流，研究表明GRM可以结合起来产生前所未有的自旋寿命各向异性，这对于推动自旋电子学是必不可少的 - 电子电路和基于电子自旋操作的器件。这些论文几乎同时发表在“ 物理评论快报”，“ 纳米快报”和“ 自然物理学”上。

“这些结果代表了实现石墨烯中自旋传播的直接电场调谐的第一步，”ICREA加泰罗尼亚纳米科学与纳米技术研究所(ICN2;西班牙)研究员Sergio O. Valenzuela教授说。自然物理学实验结果的作者。“石墨烯-TMDC结构作为自旋滤波器响应，其透射率由到达它的自旋方向决定，允许检测小的方向变化。”

如果没有研究团队之间的紧密合作，在Graphene旗舰合作伙伴机构ICN2，格罗宁根大学(荷兰)和雷根斯堡大学(以及其他大学)进行密切合作，就不可能预测和快速验证这种以前未知的自旋寿命各向异性体系。德国)。作为Flagship专用的Spintronics工作包的一部分，团队保持密切的关系并确定共同的目标，受益于Flagship独特的协作，跨学科研究方法。

“这是一个很好的例子，说明旗舰如何通过结合具有挑战性的科学和技术，合作以及理论和实验之间富有成效的互动来取得进步，”共同作者Bart van Wees教授(格罗宁根大学)说。 )，自旋电子学工作包的领导者。“在我们的'原理证明'之后，下一个挑战将是展示和应用我们在基于大规模石墨烯和相关材料的自旋电子器件中的发现。”

“旗舰的自旋电子工作包展示了在自旋电子学领域创新价值链的卓越表现，从新颖的理论概念到快速实验原型，再到颠覆性自旋装置技术，”ICREA教授Stephan Roche(ICN2)，自旋电子学代表工作包和预测旋转各向异性现象的文章的共同作者。“我认为这是第一次突破性的理论预测在出版后不久就被实验证实。从某种意义上说，它反映了旗舰概念所允许的加速过程。”

自旋电子学对量子计算和新型快速高效的存储器存储特别有用。与电子产品一样，自旋电子学依赖于电流的产生和操纵。然而，在自旋电子学的情况下，电流是由电子自旋的传输形成的 - 本征电子角动量在经典物理学中没有等价物。在石墨烯器件中，电子的自旋可以容易地平行或垂直于石墨烯层的平面注入。

新研究表明石墨烯中的自旋输运可能受到石墨烯和TMDCs异质结构中邻近效应的强烈影响，如二硫化钼和二硫化钨。通过层间耦合，石墨烯中平行和垂直自旋取向的行为被显着改变，导致各向异性自旋弛豫从一个到几个数量级。

自旋弛豫是电子自旋失去其初始极化并变得随机的过程，导致自旋信息信号的消失。该研究提供了控制石墨烯中不同自旋方向寿命的能力 - 石墨烯是自旋电子逻辑器件和应用所需的关键元素。

Graphene旗舰公司科技官员Andrea C. Ferrari教授及其管理小组主席补充说：“除了向石墨烯和相关材料在自旋电子学中应用可能性迈出了重要一步之外，这些论文还显示了附加价值。由石墨烯旗舰公司建立的协作环境。它们也构成了新宣布的量子旗舰的桥梁。“