La conduttività dei doppi strati di grafene dipende molto dagli stati degli atomi di carbonio ai loro bordi; una proprietà che potrebbe avere importanti implicazioni per la trasmissione di informazioni su scale quantistiche.

Costituito da fogli 2-D di atomi di carbonio disposti in reticoli a nido d'ape, il grafene mostra una vasta gamma di proprietà per quanto riguarda la conduzione del calore e dell'elettricità.

Quando due strati di grafene sono impilati uno sopra l'altro per formare un "bistrato", ' queste proprietà possono diventare ancora più interessanti. Ai margini di questi doppi strati, Per esempio, gli atomi possono talvolta esistere in uno stato esotico della materia denominato stato di "quantum spin Hall" (QSH), a seconda della natura dell'interazione tra i loro spin e i loro movimenti, denominati "accoppiamento spin-orbita" (SOC). Mentre lo stato QSH è consentito per SOC "intrinseco", viene distrutto dal SOC 'Rashba'. In un articolo recentemente pubblicato su EPJ SI , Priyanka Sinha e Saurabh Basu dell'Indian Institute of Technology Guwahati hanno dimostrato che questi due tipi di SOC sono responsabili delle variazioni nei modi in cui i doppi strati di grafene conducono l'elettricità.

Per nanonastri di grafene a doppio strato, i cui atomi di bordo sono disposti a zigzag, gli autori hanno mostrato che le bande di energie degli elettroni consentite e vietate sono significativamente diverse da quelle che si trovano nel grafene monostrato. Per SOC intrinseco, lo stato QSH ha persino fatto sì che gli atomi nello zigzag avessero uno spazio tra queste bande, che scomparve in atomi dispari. Però, questa asimmetria è scomparsa per Rashba SOC, che ha cambiato il rapporto tra l'energia necessaria per aggiungere un elettrone al doppio strato, e la sua conducibilità.

Questa sensibilità di conduzione agli stati degli atomi di bordo mostra che i doppi strati di grafene potrebbero essere particolarmente utili per le applicazioni di spintronica. Questo campo studia come gli spin quantistici possono essere utilizzati per trasmettere informazioni in modo efficiente, che è di particolare interesse per i ricercatori in campi come l'informatica quantistica. Sinha e Basu hanno anche scoperto che i caratteristici comportamenti SOC che hanno scoperto persistevano con o senza tensione attraverso i doppi strati, che ha dissipato le teorie secondo cui questo aspetto potrebbe impedire la formazione dello stato QSH. Il loro lavoro approfondisce la nostra conoscenza dei doppi strati di grafene, potenzialmente aprendo nuove aree di ricerca sulle loro proprietà intriganti.