(PhysOrg.com) -- Le graphène est un matériau qui a le potentiel pour un certain nombre d'applications futures. Les scientifiques s'intéressent à l'utilisation du graphène pour l'informatique quantique et également en remplacement de l'électronique. Cependant, afin de réaliser ces applications de graphène, une solide compréhension du fonctionnement du courant de spin dans le graphène est importante.
L'un des objectifs est d'obtenir un courant de spin pur dans le graphène. « Le courant de spin pur est un courant de spin avec un courant de charge nul, ce qui signifie que les électrons avec des spins différents voyagent dans des directions opposées, " K S Chan raconte PhysOrg.com par email. Chan est professeur à la City University de Hong Kong. Travailler avec Zijing Lin, professeur à l'Université des sciences et technologies de Chine à Hefei, et, Qingtian Zhang, un étudiant du doctorat conjoint CityU-USTC. programme, Chan a étudié le pompage adiabatique dans le graphène comme moyen de générer un courant de spin. Leurs travaux sont publiés dans Lettres de physique appliquée :"Génération de courant de spin par pompage adiabatique dans du graphène monocouche."
« Le courant de spin est un outil important pour étudier les spins dans le graphène, », explique Chan. « Avec le courant de spin, vous pouvez créer une polarisation dans une région particulière, et vous pouvez étudier le comportement du spin dans cette région particulière. » Chan souligne que le courant de spin est important dans le développement d'un ordinateur quantique au graphène. En outre, il souligne que le graphène est le matériau de choix pour la spintronique, que certains espèrent pouvoir remplacer l'électronique.
« On pense que les appareils spintroniques sont plus rapides et consomment moins d'énergie que les appareils électroniques, », poursuit Chan. Comprendre le fonctionnement du spin dans le graphène pourrait être un élément important pour faire une percée en spintronique. Chan et ses collègues utilisent une méthode appelée pompage quantique adiabatique pour générer un courant de spin à des fins d'étude.
Chan décrit la technique :« [Le pompage adiabatique] est un phénomène quantique dans lequel un courant continu est généré sans tension continue. Deux tensions alternatives sont appliquées au graphène et un courant de charge continu peut être généré par pompage quantique adiabatique. Adiabatique signifie que les taux de changement des tensions sont très lents par rapport à la vitesse à laquelle les électrons se déplacent à travers la structure du graphène.
En plus de ça, l'équipe a créé une asymétrie entre des électrons de spin différent en utilisant l'effet de proximité ferromagnétique. « Un film mince ferromagnétique est déposé sur du graphène. Les électrons de spins différents sous la couche ferromagnétique auront des énergies différentes et répondront donc différemment au pompage adiabatique, ", dit Chan. En raison de ces différentes réponses, un courant de spin pur est généré, avec des rotations différentes se déplaçant dans des directions opposées. "Ce qui est si spécial à propos de la méthode actuelle, c'est qu'un courant de spin pur peut être généré à une certaine énergie de Fermi sans champ magnétique externe, ce qui est important pour fabriquer des appareils nanométriques.
Fondamentalement, les travaux de Chan et de ses collègues montrent qu'il est possible de générer un courant de spin pur dans le graphène sans champ magnétique. Cela pourrait conduire à des applications plus pratiques en informatique quantique et peut-être, plus tard, spintronique. L'étape suivante, bien que, est d'apprendre comment le courant de spin peut être détecté.
« Le courant de spin est difficile à détecter, », explique Chan. "Ce n'est pas comme le courant de charge qui peut être facilement mesuré par un voltmètre." Il admet qu'il y a d'autres problèmes importants qui doivent être étudiés concernant le spin dans le graphène, mais Chan souligne ceci :« Pour développer des dispositifs spintroniques au graphène, nous devons savoir comment mesurer le courant de spin dans le graphène.
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