Forskare från ICN2 Physics and Engineering of Nanodevices Group, ledd av ICREA Prof. Sergio O. Valenzuela, har entydigt visat den anisotropa karaktären av spinnavslappning i grafen när den har gränssnitt mot övergångsmetalldikalkogenider (TMDC). Pappret, med titeln "Stark anisotrop spinnavslappning i grafen -övergångsmetalldikalkogenid heterostrukturer vid rumstemperatur, "publicerades den här veckan i Naturfysik med huvudförfattaren L. Antonio Benítez.

Spin är den inneboende vinkelmomentet hos subatomära partiklar. Även om den inte har någon riktig motsvarighet i klassisk fysik, det kan användas ungefär som laddning för att lagra, manipulera och transportera information. Grafen är känd för att transportera elektronspinn mycket effektivt över stora avstånd. Dock, manipulering av dessa snurr försvåras av bristen på några sätt att styra dem externt. Spin-orbit coupling (SOC) -interaktionen erbjuder just ett sådant medel, fast i grafen, detta måste "lånas" från andra material via närhetseffekten.

Med hjälp av ett experimentellt tillvägagångssätt som utvecklats under de senaste två åren av ICN2 -gruppen, forskarna observerade att snurrningar beter sig annorlunda när de når grafen/TMDC -skiktet beroende på deras orientering. Snurror i planet befanns vara mycket känsliga för den närhetsinducerade SOC, slappna av och tappa orienteringen så mycket som 10 gånger snabbare än snurr utanför planet. Denna starkt anisotropa spinnavslappning observerades vidare vara en följd av att spindalskopplingen också präglades på grafen från TMDC.

Avgörande, alla observationer utfördes vid rumstemperatur, gör dem direkt relevanta för framtida tekniska tillämpningar.

Dessa resultat tyder på att ett grafen/TMDC -system kan användas som ett spinnfilter, möjliggör upptäckt av små orienteringsändringar. De representerar också det första steget för att uppnå extern kontroll över spridningen av snurr i grafen, och erbjuder en intressant utgångspunkt för utforskning av kopplade spin-valley-fenomen och spin-valleytronics-koncept.