石墨烯旋轉傳輸向應用邁出了一步

石墨烯旗艦的強大合作精神正在加速基于石墨烯(碳的單原子厚同素異形體)和相關材料(GRM)(如過渡金屬二硫化物(TMDCs))的新技術的發展。

石墨烯優異的可調電子特性使其成為自旋電子學應用的理想材料。旗艦研究人員在最近的三篇論文中引領潮流，研究表明GRM可以結合起來產生前所未有的自旋壽命各向異性，這對于推動自旋電子學是必不可少的 - 電子電路和基于電子自旋操作的器件。這些論文幾乎同時發表在“ 物理評論快報”，“ 納米快報”和“ 自然物理學”上。

“這些結果代表了實現石墨烯中自旋傳播的直接電場調諧的第一步，”ICREA加泰羅尼亞納米科學與納米技術研究所(ICN2;西班牙)研究員Sergio O. Valenzuela教授說。自然物理學實驗結果的作者。“石墨烯-TMDC結構作為自旋濾波器響應，其透射率由到達它的自旋方向決定，允許檢測小的方向變化。”

如果沒有研究團隊之間的緊密合作，在Graphene旗艦合作伙伴機構ICN2，格羅寧根大學(荷蘭)和雷根斯堡大學(以及其他大學)進行密切合作，就不可能預測和快速驗證這種以前未知的自旋壽命各向異性體系。德國)。作為Flagship專用的Spintronics工作包的一部分，團隊保持密切的關系并確定共同的目標，受益于Flagship獨特的協作，跨學科研究方法。

“這是一個很好的例子，說明旗艦如何通過結合具有挑戰性的科學和技術，合作以及理論和實驗之間富有成效的互動來取得進步，”共同作者Bart van Wees教授(格羅寧根大學)說。 )，自旋電子學工作包的領導者。“在我們的'原理證明'之后，下一個挑戰將是展示和應用我們在基于大規模石墨烯和相關材料的自旋電子器件中的發現。”

“旗艦的自旋電子工作包展示了在自旋電子學領域創新價值鏈的卓越表現，從新穎的理論概念到快速實驗原型，再到顛覆性自旋裝置技術，”ICREA教授Stephan Roche(ICN2)，自旋電子學代表工作包和預測旋轉各向異性現象的文章的共同作者。“我認為這是第一次突破性的理論預測在出版后不久就被實驗證實。從某種意義上說，它反映了旗艦概念所允許的加速過程。”

自旋電子學對量子計算和新型快速高效的存儲器存儲特別有用。與電子產品一樣，自旋電子學依賴于電流的產生和操縱。然而，在自旋電子學的情況下，電流是由電子自旋的傳輸形成的 - 本征電子角動量在經典物理學中沒有等價物。在石墨烯器件中，電子的自旋可以容易地平行或垂直于石墨烯層的平面注入。

新研究表明石墨烯中的自旋輸運可能受到石墨烯和TMDCs異質結構中鄰近效應的強烈影響，如二硫化鉬和二硫化鎢。通過層間耦合，石墨烯中平行和垂直自旋取向的行為被顯著改變，導致各向異性自旋弛豫從一個到幾個數量級。

自旋弛豫是電子自旋失去其初始極化并變得隨機的過程，導致自旋信息信號的消失。該研究提供了控制石墨烯中不同自旋方向壽命的能力 - 石墨烯是自旋電子邏輯器件和應用所需的關鍵元素。

Graphene旗艦公司科技官員Andrea C. Ferrari教授及其管理小組主席補充說：“除了向石墨烯和相關材料在自旋電子學中應用可能性邁出了重要一步之外，這些論文還顯示了附加價值。由石墨烯旗艦公司建立的協作環境。它們也構成了新宣布的量子旗艦的橋梁。“