Ilustración de la válvula de giro lateral sin costura. Crédito: Yang et al.
El grafeno, especialmente en su forma más pura, se considera desde hace tiempo un material prometedor para el desarrollo de dispositivos espintrónicos. Estos dispositivos aprovechan el momento angular intrínseco (es decir, el espín), en contraposición a la carga, de los electrones para transmitir y procesar datos.
Un enfoque propuesto para generar y detectar espines se basa en la proximidad del grafeno a un material cercano que puede alterar sus propiedades. Sin embargo, hasta ahora, el desarrollo exitoso de la espintrónica utilizando únicamente este enfoque ha resultado un gran desafío.
Investigadores del CIC nanoGUNE BRTA y otros institutos crearon recientemente un dispositivo espintrónico que aprovecha únicamente los efectos de proximidad, específicamente una válvula de giro 2D basada en grafeno. El funcionamiento de esta válvula, presentado en un artículo publicado en Electrónica de la naturalezase basa únicamente en la proximidad al imán de van der Waals Cr2Ge2te6.
«El campo de la espintrónica ha evolucionado significativamente desde los descubrimientos pioneros de la inyección de espín y la magnetorresistencia gigante en la década de 1980», dijo a Phys.org Haozhe Yang, primer autor del artículo.
«Estos descubrimientos, que se basaron en la inyección de electrones polarizados por espín en una estructura tridimensional de un metal ferromagnético a un metal normal, le valieron a Albert Fert y Peter Grünberg el Premio Nobel de Física de 2007. Sus logros innovadores sentaron las bases para la investigación en curso sobre materiales complejos. combinaciones y técnicas de optimización de interfaces.»
El objetivo principal de este reciente estudio realizado por Yang y sus colegas fue abordar un desafío de investigación de larga data: realizar el primer dispositivo espintrónico 2D sin costuras. La válvula de giro que desarrollaron podría permitir la manipulación y el transporte del giro completamente en el plano 2D.
«Construimos una válvula de giro enteramente a partir de estructuras próximas», explicó Yang. «Este dispositivo consta de una sola pieza de grafeno, funcionalizada localmente por el efecto de proximidad utilizando el aislante magnético Cr de Van der Waals.2Ge2te6. Dos regiones de grafeno funcionalizadas actúan como inyector y detector de espín, mientras que la sección prístina intermedia sirve como canal de transporte de espín».
La válvula de giro introducida por los investigadores tiene una ventaja clave con respecto a diseños anteriores: la falta de interfaces físicas entre sus componentes. La ausencia de estas interfaces puede reducir la pérdida de giros, mejorando el rendimiento del dispositivo.
«Nuestros experimentos revelaron que el grafeno proximitizado, el componente central de esta válvula de giro totalmente 2D, exhibe una coexistencia de efectos de órbita de giro y proximidad magnética», dijo Yang. «Esta estructura perfecta demuestra claramente la viabilidad de utilizar el efecto de proximidad para desarrollar dispositivos electrónicos esenciales».
En las pruebas iniciales, la válvula de giro de grafeno 2D del equipo logró resultados muy prometedores, mostrando simultáneamente un acoplamiento de intercambio magnético y de órbita de giro, lo que contribuyó a un efecto Hall anómalo considerable. Este reciente estudio pronto podría allanar el camino para el desarrollo de un nuevo tipo de dispositivo espintrónico altamente eficiente, al que el equipo denomina «proximitrónica».
«Creemos que este dispositivo espintrónico totalmente próximo, simple pero innovador, inspirará más investigaciones sobre los mecanismos y aplicaciones fundamentales del efecto de proximidad», añadió Yang.
«Su importancia podría extenderse más allá de la espintrónica y formar potencialmente la base de un nuevo campo de investigación. Nuestro objetivo inmediato es profundizar la comprensión de los sistemas proximitizados y explorar su integración en aplicaciones electrónicas y espintrónicas avanzadas».
Más información:
Haozhe Yang et al, Una válvula de giro de grafeno sin costuras basada en la proximidad al imán de Van der Waals Cr2Ge2te6, Electrónica de la naturaleza (2024). DOI: 10.1038/s41928-024-01267-0.
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Citación: La válvula de giro de grafeno 2D aprovecha la proximidad del imán de Van der Waals para una espintrónica eficiente (2024, 20 de noviembre) obtenido el 20 de noviembre de 2024 de https://phys.org/news/2024-11-2d-graphene-valve-leverages-van.html
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