Ren spinnström utan medföljande nettoladdningsström kan säkerställa låg förlust vid informationsbehandling och lagring.

Ren spinnström kan produceras genom optisk belysning i system med bruten rumslig inversionssymmetri med speciell fotonenergi eller polarisationsvinkel. Men det är svårt i praktisk tillämpning.

Nyligen, en forskargrupp ledd av prof. Zheng Xiaohong från Institute of Solid State Physics (ISSP), Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS), föreslog en ny och robust väg för att uppnå ren spinström genom fotogalvanisk effekt med tvådimensionella (2-D) centrosymmetriska antiferromagneter. Studien publicerades i npj Kvantinformation den 4 februari.

"På grund av bevarandet av strukturell inversionssymmetri och spinnpolarisationsantisymmetri i dessa material, den laddningsfotoström som induceras av den fotogalvaniska spinneffekten (PGE) är definitivt noll, " sa huvudförfattaren Jiang Peng, en doktorand. "Medan ändliga fotoströmmar för båda spinnkanalerna med motsatta flödesriktningar och lika stor storlek fortfarande genereras, ger upphov till en ren spinström."

Forskarna konstruerade en fotoelektrisk enhet med dubbla grindar med ett sicksack-grafen nanoband (ZGNR), som hade inneboende antiferromagnetisk (AFM) koppling mellan de två kanterna och spindegenererad bandstruktur.

De fann att den genererade rena spinnströmmen varken var beroende av fotonenergin, inte heller på polarisationsdraget hos det applicerade polariserade ljuset. Dessutom, det visade att spinn-delande bandstrukturer inte var nödvändiga.

"Enheten kan fungera i den meningen att både helt spinnpolariserad ström och ren spinnström kan genereras, genom att ställa in de dubbla grindarna på de två ledningarna, " sa prof. Zheng.

Denna PGE-inducerade mekanism kan utökas till andra 2-D centrosymmetriska magnetiska material med spinnpolarisationsantisymmetri, tillhandahålla ett nytt sätt för experimentell generering av ren spinnström i det fotoelektriska fältet.