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(guān)材料(GRM)(如過渡金屬二硫化物(TMDCs))的新技術(shù)的發(fā)展。

石墨烯優(yōu)異的可調(diào)電子特性使其成為自旋電子學應(yīng)用的理想材料。旗艦研究人員在最近的三篇論文中引領(lǐng)潮流，研究表明GRM可以結(jié)合起來產(chǎn)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(fā)表在“ 物理評論快報”，“ 納米快報”和“ 自然物理學”上。

“這些結(jié)果代表了實現(xiàn)石墨烯中自旋傳播的直接電場調(diào)諧的第一步，”ICREA加泰羅尼亞納米科學與納米技術(shù)研究所(ICN2;西班牙)研究員Sergio O. Valenzuela教授說。自然物理學實驗結(jié)果的作者。“石墨烯-TMDC結(jié)構(gòu)作為自旋濾波器響應(yīng)，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(gòu)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(yù)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(guān)系并確定共同的目標，受益于Flagship獨特的協(xié)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(jié)合具有挑戰(zhàn)性的科學和技術(shù)，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(lǐng)導者。“在我們的'原理證明'之后，下一個挑戰(zhàn)將是展示和應(yīng)用我們在基于大規(guī)模石墨烯和相關(guān)材料的自旋電子器件中的發(fā)現(xiàn)。”

“旗艦的自旋電子工作包展示了在自旋電子學領(lǐng)域創(chuàng)新價值鏈的卓越表現(xiàn)，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(shù)，”ICREA教授Stephan Roche(ICN2)，自旋電子學代表工作包和預(yù)測旋轉(zhuǎn)各向異性現(xiàn)象的文章的共同作者。“我認為這是第一次突破性的理論預(yù)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(chǎn)品一樣，自旋電子學依賴于電流的產(chǎn)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(jīng)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(zhì)結(jié)構(gòu)中鄰近效應(yīng)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(shù)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(yīng)用所需的關(guān)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(guān)材料在自旋電子學中應(yīng)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(xié)作環(huán)境。它們也構(gòu)成了新宣布的量子旗艦的橋梁。“