L'observation de la non-linéarité dans les processus liés au spin des électrons dans le graphène facilite son transport, manipuler et détecter les rotations, ainsi que la conversion spin-to-charge. Il permet également des opérations analogiques telles que la modulation d'amplitude et l'amplification de spin. Cela amène la spintronique au point où se trouvait l'électronique ordinaire après l'introduction des premiers transistors. Ces résultats des physiciens de l'Université de Groningue ont été publiés dans la revue Examen physique appliqué le 17 décembre.

La spintronique est un type d'électronique qui utilise le spin des électrons (un moment magnétique qui peut avoir les valeurs « haut » ou « bas ») pour transporter des signaux. Le transport de spin dans le graphène en matériau carboné 2D est excellent; cependant, la manipulation des tours ne l'est pas. Cela nécessite l'ajout de ferroaimants (pour l'injection et la détection de spin) ou de matériaux à atomes lourds avec un couplage spin-orbite élevé, qui permettent la manipulation des spins.

Non linéaire

Des scientifiques de l'Université de Groningen ont maintenant montré que des effets non linéaires propres au spin des électrons peuvent être obtenus en utilisant du nitrure de bore 2-D. Précédemment, ils avaient déjà montré qu'injecter un courant à travers une bicouche de nitrure de bore, auquel un petit courant continu de polarisation a été appliqué, conduit à une très forte polarisation de spin, ce qui signifie qu'il y a une grande différence entre le nombre d'électrons de spin-up et de spin-down. Ils ont maintenant montré que l'augmentation de la polarisation peut être attribuée à des processus non linéaires qui influencent les spins des électrons.

La non-linéarité signifie que deux signaux de spin se multiplient, plutôt que de s'additionner (ce qui serait un effet linéaire). Par ailleurs, en régime non linéaire, les signaux de spin peuvent être mesurés sans utiliser de ferroaimants. Plus tôt, tous ces effets étaient soit absents, soit très faibles dans un dispositif spintronique au graphène typique. « Tout cela à cause de cet effet non linéaire, qui augmente proportionnellement au courant de polarisation, " dit Siddhartha Omar, un ancien chercheur postdoctoral à l'Université de Groningue et premier auteur de l'article. «La polarisation peut même atteindre 100 pour cent. Comme il n'est pas linéaire, vous donnez moins et obtenez plus pendant l'injection lorsque ce courant est appliqué.'

Neuromorphe

Dans l'étude, Omar et ses collègues du groupe Physics of Nanodevices du Zernike Institute for Advanced Materials, Université de Groningue, montrer les applications de l'effet non linéaire pour les opérations analogiques de base, tels que des éléments essentiels de modulation d'amplitude sur des signaux de spin purs. «Nous pensons que cela peut être utilisé pour transporter le spin sur de plus grandes distances. Le signal de spin plus important facilite également la conversion de charge de spin, ce qui signifie que nous n'avons plus besoin de ferroaimants pour les détecter.'

La possibilité de moduler un signal de spin, plutôt que de simplement l'allumer ou l'éteindre, facilite également la construction de dispositifs spintroniques. Omar : « Ils pourraient être utilisés dans le calcul neuromorphique basé sur le spin, qui utilise des commutateurs pouvant avoir une plage de valeurs, plutôt que juste 0 ou 1.' Il semble également possible de créer un amplificateur de courant de spin, qui produit un grand courant de spin avec une faible tension de polarisation. 'C'est peut-être déjà là, mais nous devons encore le prouver, " dit Omar.

Spintronique

Tous ces effets ont été mesurés à la fois à basse température et à température ambiante et pourraient être utilisés dans des applications telles que des éléments de circuits non linéaires dans les domaines de la spintronique avancée. « La spintronique est maintenant au point où en était l'électronique ordinaire après l'introduction des premiers transistors. Nous pourrions maintenant construire de vrais dispositifs spintroniques, " conclut Omar.