La pura corrente di spin senza alcuna corrente di carica netta associata può garantire una bassa dissipazione nell'elaborazione e nell'archiviazione delle informazioni.

La corrente di spin pura può essere prodotta dall'illuminazione ottica in sistemi con simmetria di inversione spaziale rotta con energia fotonica speciale o angolo di polarizzazione. Ma è difficile nell'applicazione pratica.

Recentemente, un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Zheng Xiaohong dell'Institute of Solid State Physics (ISSP), Hefei Institutes of Physical Sciences (HFIPS), ha proposto un nuovo e robusto percorso per ottenere una corrente di spin pura per effetto fotogalvanico con antiferromagneti centrosimmetrici bidimensionali (2-D). Lo studio è stato pubblicato su npj Informazioni quantistiche il 4 febbraio.

"A causa della conservazione della simmetria di inversione strutturale e dell'antisimmetria di polarizzazione dello spin in questi materiali, la fotocorrente di carica indotta dall'effetto fotogalvanico di spin (PGE) è decisamente nulla, ", ha affermato l'autore principale Jiang Peng, uno studente di dottorato. "Mentre sono ancora generate fotocorrenti finite per entrambi i canali di spin con direzioni di flusso opposte e uguale grandezza, dando luogo a una pura corrente di spin."

I ricercatori hanno costruito un dispositivo fotoelettrico a doppio cancello con un nanonastro di grafene a zigzag (ZGNR), che aveva un accoppiamento antiferromagnetico intrinseco (AFM) tra i due bordi e una struttura a bande degenerate di spin.

Hanno scoperto che la pura corrente di spin generata non dipendeva dall'energia del fotone, né sulla caratteristica di polarizzazione della luce polarizzata applicata. Inoltre, ha dimostrato che non erano necessarie strutture a bande di divisione dello spin.

"Il dispositivo può funzionare nel senso che possono essere generate sia la corrente polarizzata completamente di spin che la corrente di spin pura, sintonizzando le doppie porte applicate ai due cavi, " ha detto il prof. Zheng.

Questo meccanismo indotto da PGE può essere esteso ad altri materiali magnetici centrosimmetrici 2-D con antisimmetria di polarizzazione di spin, fornendo un nuovo modo per la generazione sperimentale di pura corrente di spin nel campo fotoelettrico.