(PhysOrg.com) -- Grafen är ett material som har potential för ett antal framtida tillämpningar. Forskare är intresserade av att använda grafen för kvantberäkning och även som ersättning för elektronik. Dock, för att förverkliga dessa grafenapplikationer, en gedigen förståelse för hur spinnström fungerar i grafen är viktig.
Ett av målen är att uppnå ren spinström i grafen. "Ren spinnström är en spinnström med noll laddningsström, vilket innebär att elektroner med olika snurr rör sig i motsatta riktningar, ” K S Chan berättar PhysOrg.com via e-post. Chan är professor vid City University of Hong Kong. Jobbar med Zijing Lin, en professor vid University of Science and Technology i Kina i Hefei, och, Qingtian Zhang, en student vid CityU-USTC gemensamma Ph.D. program, Chan studerade adiabatisk pumpning i grafen som ett sätt att generera spinnström. Deras arbete publiceras i Bokstäver i tillämpad fysik :"Snurra nuvarande generation genom adiabatisk pumpning i monolager grafen."
"Spinström är ett viktigt verktyg för att studera spinn i grafen, ” förklarar Chan. "Med spinnström, du kan skapa polarisering i en viss region, och du kan studera spinnets beteende i just den regionen.” Chan påpekar att spinnström är viktig i utvecklingen av en grafenkvantdator. Dessutom, han påpekar att grafen är det valda materialet för spintronik, som vissa hoppas ska kunna ersätta elektronik.
"Spintronic-enheter tros vara snabbare och förbrukar mindre ström än elektroniska enheter, ” fortsätter Chan. Att förstå hur spinn fungerar i grafen kan vara en viktig del för att göra ett genombrott inom spintronik. Chan och hans kollegor använder en metod som kallas adiabatisk kvantpumpning för att generera spinström för studier.
Chan beskriver tekniken:”[Adiabatisk pumpning] är ett kvantfenomen där en likström genereras utan likspänning. Två växelspänningar appliceras på grafenen och en DC-laddningsström kan genereras genom adiabatisk kvantpumpning. Adiabatisk betyder att förändringshastigheterna för spänningarna är mycket långsamma i jämförelse med den hastighet med vilken elektronerna färdas genom grafenstrukturen."
Dessutom, teamet skapade asymmetri mellan elektroner med olika spinn genom att använda den ferromagnetiska närhetseffekten. "En ferromagnetisk tunn film avsätts på grafen. Elektroner med olika snurr under det ferromagnetiska lagret kommer att ha olika energier och reagerar därför olika på adiabatisk pumpning, säger Chan. Som ett resultat av dessa olika svar, ren spinnström genereras, med olika snurr i motsatta riktningar. "Det som är så speciellt med den nuvarande metoden är att en ren spinström kan genereras vid viss Fermi-energi utan ett externt magnetfält, vilket är viktigt för att göra enheter i nanostorlek.”
I grunden det arbete som gjorts av Chan och hans kollegor visar att det är möjligt att generera ren spinström i grafen utan magnetfält. Detta kan leda till mer praktiska tillämpningar inom kvantberäkning och kanske, senare, spintronik. Nästa steg, fastän, är att lära sig hur spinnström kan detekteras.
"Spinström är svår att upptäcka, ” förklarar Chan. "Det är inte som laddningsströmmen som lätt kan mätas med en voltmeter." Han medger att det finns andra viktiga frågor som måste studeras angående spinn i grafen, men Chan påpekar detta:"För att utveckla grafen-spintroniska enheter, vi behöver veta hur man mäter spinnströmmen i grafen."
Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alla rättigheter förbehållna. Detta material får inte publiceras, utsända, omskrivs eller omdistribueras helt eller delvis utan uttryckligt skriftligt tillstånd från PhysOrg.com.
