Forskare från ICN2 Physics and Engineering of Nanodevices Group, ledd av ICREA-professor Sergio O. Valenzuela, har bidragit till litteraturen om spinnkaloritronik med fokus på effekten av termiska gradienter på spinn i grafen. Tidningen med titeln "Thermoelectric spin voltage in graphene" publicerades denna vecka i Naturens nanoteknik , med huvudförfattaren Juan F. Sierra.

Spinnkaloritronik är ett framväxande område som studerar interaktionen mellan spinn- och värmeströmmar i olika material. Spinn är en inneboende egenskap hos elektroner, som, som laddning, kan användas för att lagra och transportera information. Forskare tittar på olika sätt att generera spinnströmmar och utnyttja dem i en framtida generation av elektroniska enheter. Dock, att hålla dem över de avstånd som behövs är en utmaning. Värmeströmmar erbjuder en möjlig lösning.

I det här pappret, ICN2-forskare riktade sin uppmärksamhet mot grafen. Kan transportera spinn effektivt över långa avstånd, detta material är redan i fokus för mycket uppmärksamhet inom spintronics. Och med tanke på att grafen är känt för att ge stora termoelektriska effekter och extraordinärt långa kylningstider för bärare, tillämpningen av värmeströmmar var lovande.

Med hjälp av en exakt experimentell uppställning, forskarna kunde oberoende kontrollera spinn- och värmeströmmar i grafen. De observerade att närvaron av en termisk gradient signifikant förstärker spin-signalen, och att den gör det runt laddningsneutralitetspunkten. Övergripande, grafens baslinjespinsignal ökade med cirka 30 procent vid applicering av en värmeström, ger en total signal två storleksordningar större än något som tidigare rapporterats för termiska effekter i metaller.

En så stor termoelektrisk spinnsignal är den kombinerade konsekvensen av grafens stora Seebeck-koefficient, som styr skalan för det termoelektriska svaret, det faktum att denna koefficient varierar kraftigt med Fermi-nivån, och närvaron av heta bärare. Verkligen, det är dessa heta elektroner som orsakar termiska gradienter på en skala som tillåter observation av denna termoelektriska effekt på spinn.

Dessa resultat representerar oöverträffade framsteg i vår förståelse av spin-kaloritronik, håller ett löfte om tekniska framsteg i form av anordningar som kan kontrollera och upprätthålla spinnströmmar över användbara avstånd genom applicering av en värmeström.