Dans une étude précédente, les chercheurs ont trouvé des preuves suggérant que le couplage spin-orbite (SOC) était plus important dans les hétérostructures de dichalcogénure de graphène/métal de transition que dans le graphène ordinaire. En principe, ce phénomène est un préalable nécessaire à l'effet Hall de spin (SHE), pourtant, des tests ultérieurs pour mesurer le SHE du système ont donné des résultats peu concluants. Dans un article publié en juillet dans NanoLettres , chercheurs du Groupe Nanosciences Théoriques et Computationnelles ICN2, dirigé par ICREA Prof. Stephan Roche, ont pu confirmer les observations d'un SOC amélioré, ainsi que de proposer une explication raisonnable pour expliquer pourquoi le SHE n'a pas pu être mesuré expérimentalement.

La spintronique est une branche de l'électronique qui utilise le spin de particules subatomiques comme les électrons pour stocker et transporter des informations, et pas seulement la charge comme avec l'électronique conventionnelle. Le résultat est des appareils plus rapides, fonctionnent à une fraction du coût énergétique et ont des capacités de mémoire beaucoup plus grandes. L'effet Hall de spin est ce qui nous permet de créer et de manipuler le spin, et générer un courant de spin. Mais dans l'expérience précédente, bien que le SHE ait lieu, le courant de spin résultant pouvait à peine être détecté.

Ce que les chercheurs de l'ICN2 ont fait, grâce à l'accès au MareNostrum du centre de calcul intensif de Barcelone via un projet EU PRACE, était d'étendre l'expérience, effectuer des simulations détaillées et réalistes à l'échelle micrométrique. Comme l'explique le premier auteur de l'article, le Dr Jose H. García Aguilar, ce faisant, ils ont pu montrer que les conditions qui ont permis l'observation du SOC amélioré n'étaient pas les mêmes que celles requises pour observer le SHE. Spécifiquement, d'observer le premier, vous avez besoin que le matériau soit structurellement défectueux, ce qui crée du désordre et une diffusion élevée entre les vallées lorsque la charge traverse le matériau. Cependant, ce niveau élevé de désordre, qui n'est apparue significative qu'une fois l'expérience simulée à plus grande échelle, supprimait le courant de spin généré par le SHE, conduisant aux résultats non concluants rapportés.

Cette étude offre de nouvelles perspectives sur la dynamique de spin unique au graphène, et nous permet de proposer de nouvelles voies pour atteindre expérimentalement le courant de spin induit par SHE dans des hétérostructures à base de graphène.