Scienziati dell'ICN2 Physics and Engineering of Nanodevices Group, guidato da ICREA Prof. Sergio O. Valenzuela, hanno contribuito alla letteratura sulla caloritronica di spin con particolare attenzione all'effetto dei gradienti termici sugli spin nel grafene. Il documento intitolato "Thermoelectric spin voltage in graphene" è stato pubblicato questa settimana in Nanotecnologia della natura , con l'autore principale Juan F. Sierra.

La caloritronica di spin è un campo emergente che studia l'interazione di spin e correnti di calore in diversi materiali. Lo spin è una proprietà intrinseca degli elettroni, quale, come carica, può essere utilizzato per memorizzare e trasportare informazioni. I ricercatori stanno esaminando diversi modi per generare correnti di spin e sfruttarle in una futura generazione di dispositivi elettronici. Però, sostenerli sulle distanze necessarie è una sfida. Le correnti di calore offrono una possibile soluzione.

In questo documento, I ricercatori di ICN2 hanno rivolto la loro attenzione al grafene. In grado di trasportare gli spin in modo efficiente su lunghe distanze, questo materiale è già al centro di molta attenzione in spintronica. E dato che è noto che il grafene presenta grandi effetti termoelettrici e tempi di raffreddamento del vettore straordinariamente lunghi, l'applicazione delle correnti di calore era promettente.

Utilizzando una precisa configurazione sperimentale, i ricercatori sono stati in grado di controllare in modo indipendente le correnti di spin e di calore nel grafene. Hanno osservato che la presenza di un gradiente termico migliora significativamente il segnale di spin, e che lo fa intorno al punto di neutralità di carica. Globale, il segnale di rotazione di base del grafene è stato aumentato di circa il 30 percento dopo l'applicazione di una corrente di calore, dando un segnale totale di due ordini di grandezza maggiore di qualsiasi cosa precedentemente riportata per gli effetti termici nei metalli.

Un segnale di spin termoelettrico così grande è la conseguenza combinata del grande coefficiente di Seebeck del grafene, che governa la scala della risposta termoelettrica, il fatto che questo coefficiente varia fortemente con il livello di Fermi, e la presenza di vettori caldi. Infatti, sono questi elettroni caldi che causano gradienti termici su una scala che consente l'osservazione di questo effetto termoelettrico sullo spin.

Questi risultati rappresentano progressi senza precedenti nella nostra comprensione della spin caloritronica, promettendo progressi tecnologici sotto forma di dispositivi in ​​grado di controllare e sostenere le correnti di spin su distanze utili attraverso l'applicazione di una corrente di calore.