(PhysOrg.com) -- Il grafene è un materiale che ha il potenziale per numerose applicazioni future. Gli scienziati sono interessati all'utilizzo del grafene per l'informatica quantistica e anche come sostituto dell'elettronica. Però, per realizzare queste applicazioni di grafene, una solida comprensione di come funziona la corrente di spin nel grafene è importante.
Uno degli obiettivi è ottenere una corrente di spin pura nel grafene. “La corrente di spin pura è una corrente di spin con corrente di carica zero, il che significa che gli elettroni con spin diversi viaggiano in direzioni opposte, ” K S Chan racconta PhysOrg.com Via Posta Elettronica. Chan è professore alla City University di Hong Kong. Lavorando con Zijing Lin, un professore all'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina a Hefei, e, Qingtian Zhang, uno studente del dottorato congiunto CityU-USTC. programma, Chan ha studiato il pompaggio adiabatico nel grafene come un modo per generare corrente di spin. Il loro lavoro è pubblicato in Lettere di fisica applicata :"Generazione di corrente di spin mediante pompaggio adiabatico in grafene monostrato."
“La corrente di spin è uno strumento importante per studiare gli spin nel grafene, ” spiega Chan. “Con la corrente di spin, puoi creare polarizzazione in una particolare regione, e puoi studiare il comportamento dello spin in quella particolare regione.” Chan sottolinea che la corrente di spin è importante nello sviluppo di un computer quantistico al grafene. Inoltre, fa notare che il grafene è il materiale d'elezione per la spintronica, che qualche speranza sarà in grado di sostituire l'elettronica.
“Si ritiene che i dispositivi Spintronic siano più veloci e consumino meno energia rispetto ai dispositivi elettronici, ” continua Chan. Capire come funziona lo spin nel grafene potrebbe essere una parte importante per fare un passo avanti nella spintronica. Chan e i suoi colleghi usano un metodo chiamato pompaggio quantistico adiabatico per generare corrente di spin per lo studio.
Chan descrive la tecnica:“[Il pompaggio adiabatico] è un fenomeno quantistico in cui viene generata una corrente continua senza una tensione continua. Al grafene vengono applicate due tensioni CA e una corrente di carica CC può essere generata attraverso il pompaggio quantistico adiabatico. Adiabatico significa che le velocità di variazione delle tensioni sono molto lente rispetto alla velocità con cui gli elettroni viaggiano attraverso la struttura del grafene.
Oltre a ciò, il team ha creato un'asimmetria tra elettroni con spin diverso utilizzando l'effetto di prossimità ferromagnetico. “Sul grafene si deposita un film sottile ferromagnetico. Gli elettroni con spin diversi sotto lo strato ferromagnetico avranno energie diverse e quindi rispondono in modo diverso al pompaggio adiabatico, "Chan dice. A causa di queste diverse risposte, viene generata una corrente di spin pura, con spin differenti che viaggiano in direzioni opposte. "Ciò che è così speciale nel presente metodo è che una pura corrente di spin può essere generata a una certa energia di Fermi senza un campo magnetico esterno, che è importante per realizzare dispositivi nanometrici”.
Fondamentalmente, il lavoro svolto da Chan e dai suoi colleghi mostra che è possibile generare pura corrente di spin nel grafene senza campo magnetico. Ciò potrebbe portare ad applicazioni più pratiche nell'informatica quantistica e forse, dopo, spintronica. Il prossimo passo, anche se, consiste nell'imparare come rilevare la corrente di spin.
“La corrente di spin è difficile da rilevare, ” spiega Chan. "Non è come la corrente di carica che può essere facilmente misurata da un voltmetro." Ammette che ci sono altre questioni importanti che devono essere studiate riguardo allo spin nel grafene, ma Chan lo fa notare:“Per sviluppare dispositivi spintronici al grafene, dobbiamo sapere come misurare la corrente di spin nel grafene”.
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