Obstáculos para el viaje del espín en el grafeno

Cuando se trata de aplicaciones prácticas, el grafeno tiene muchas propiedades atractivas, entre las cuales esta su teórica habilidad para transportar electrones con espines apuntando todos hacia un mismo lugar a lo largo de grandes distancias. Esta propiedad haría que el grafeno fuese muy útil en dispositivos espintrónicos, donde la información es transportada en el estado alto o bajo del espín del electrón.

Pero los experimentos han mostrado de forma consistente que una medición de cuanto tiempo permanece polarizada la corriente de espín, tiempo de relajación del espín, es como mucho 1.000 veces menor de lo predicho en el grafeno. Un experimento reciente muestra que, contrariamente a lo que se pensaba previamente, los defectos magnéticos pueden estar obstaculizando el rendimiento del grafeno.

En pequeñas muestras de grafeno y a bajas temperaturas, los electrones pueden ser descritos como ondas mecánico-cuánticas coherentes con una amplitud y fase. El experimento es sensible a como estas ondas de electrones interfieren consigo mismas a medida que se dispersan desde las imperfecciones, tales como ondas o defectos. Los investigadores aplicaron un voltaje entre dos contactos de metal en una tira de grafeno, de 12 micrómetros de largo y 4 micrómetros de ancho, mientras que cambiaban la intensidad del campo magnético que perforaba la tira.

En piezas más largas de grafeno, la corriente a través de la tira apenas cambian con los pequeños campos usados en el experimentos. Pero la muestra microscópica de los investigadores, los efectos de las interferencias causan que la corriente fluctúe rápidamente con el campo magnético. Del análisis de dichas fluctuaciones, el equipo de investigadores concluye que la fuente primaria de relajación del espin de los electrones es un defecto magnético, y no como muchos investigadores habían asumido ampliamente, el efecto órbita-espin. El origen de los defectos continúa sin explicación.

Via physics.aps