Ricercatori dell'ICN2 Fisica e Ingegneria del Gruppo Nanodevices, guidato da ICREA Prof. Sergio O. Valenzuela, hanno dimostrato senza ambiguità la natura anisotropa del rilassamento di spin nel grafene quando interfacciato con dicalcogenuri di metalli di transizione (TMDC). La carta, intitolato "Rilassamento di spin fortemente anisotropo in eterostrutture dicalcogenuri di metallo di transizione grafene a temperatura ambiente, " è stato pubblicato questa settimana in Fisica della natura con l'autore principale L. Antonio Benítez.

Lo spin è il momento angolare intrinseco delle particelle subatomiche. Sebbene senza un vero equivalente nella fisica classica, può essere utilizzato in modo molto simile alla carica per memorizzare, manipolare e trasportare informazioni. È noto che il grafene trasporta gli spin degli elettroni in modo molto efficace su grandi distanze. Però, la manipolazione di questi giri è resa difficile dalla mancanza di qualsiasi mezzo per controllarli esternamente. L'interazione spin-orbita (SOC) offre proprio un tale mezzo, anche se in grafene, questo deve essere "preso in prestito" da altri materiali tramite l'effetto di prossimità.

Utilizzando un approccio sperimentale sviluppato negli ultimi due anni dal gruppo ICN2, i ricercatori hanno osservato che gli spin si comportano diversamente quando raggiungono il doppio strato di grafene/TMDC a seconda del loro orientamento. Gli spin nel piano sono risultati molto sensibili al SOC indotto dalla prossimità, rilassandosi e perdendo l'orientamento fino a 10 volte più velocemente delle rotazioni fuori piano. Questo rilassamento dello spin fortemente anisotropo è stato ulteriormente osservato come una conseguenza dell'accoppiamento spin-valle impresso anche sul grafene dal TMDC.

In modo cruciale, tutte le osservazioni sono state effettuate a temperatura ambiente, rendendoli di diretta rilevanza per le future applicazioni tecnologiche.

Questi risultati suggeriscono che un sistema grafene/TMDC potrebbe essere utilizzato come filtro di spin, consentendo il rilevamento di piccoli cambiamenti di orientamento. Rappresentano anche il primo passo per ottenere un controllo esterno sulla propagazione degli spin nel grafene, e offrono un interessante punto di partenza per l'esplorazione di fenomeni accoppiati spin-valle e concetti di dispositivi spin-valletronica.