Scientifiques du Groupe Physique et Ingénierie des Nanodispositifs ICN2, dirigé par ICREA Prof. Sergio O. Valenzuela, ont contribué à la littérature sur la caloritronique de spin en mettant l'accent sur l'effet des gradients thermiques sur les spins dans le graphène. L'article intitulé « La tension de spin thermoélectrique dans le graphène » a été publié cette semaine dans Nature Nanotechnologie , avec l'auteur principal Juan F. Sierra.

La caloritronique de spin est un domaine émergent qui étudie l'interaction des courants de spin et de chaleur dans différents matériaux. Le spin est une propriété intrinsèque des électrons, lequel, comme charge, peut être utilisé pour stocker et transporter des informations. Les chercheurs étudient différentes manières de générer des courants de spin et de les exploiter dans une future génération d'appareils électroniques. Cependant, les soutenir sur les distances nécessaires est un défi. Les courants de chaleur offrent une solution possible.

Dans ce document, Les chercheurs d'ICN2 se sont penchés sur le graphène. Capable de transporter le spin efficacement sur de longues distances, ce matériau fait déjà l'objet de beaucoup d'attention en spintronique. Et étant donné que le graphène est connu pour présenter d'importants effets thermoélectriques et des temps de refroidissement des porteurs extraordinairement longs, l'application des courants de chaleur était prometteuse.

À l'aide d'un dispositif expérimental précis, les chercheurs ont pu contrôler indépendamment les courants de spin et de chaleur dans le graphène. Ils ont observé que la présence d'un gradient thermique améliore significativement le signal de spin, et qu'il le fait autour du point de neutralité de charge. Globalement, le signal de spin de base du graphène a été augmenté d'environ 30 pour cent lors de l'application d'un courant de chaleur, donnant un signal total de deux ordres de grandeur supérieur à tout ce qui a été précédemment rapporté pour les effets thermiques dans les métaux.

Un si grand signal de spin thermoélectrique est la conséquence combinée du grand coefficient Seebeck du graphène, qui régit l'échelle de la réponse thermoélectrique, le fait que ce coefficient varie fortement avec le niveau de Fermi, et la présence de porteurs chauds. En effet, ce sont ces électrons chauds qui provoquent des gradients thermiques à une échelle permettant l'observation de cet effet thermoélectrique sur le spin.

Ces résultats représentent des avancées sans précédent dans notre compréhension de la caloritronique de spin, promettant des avancées technologiques sous la forme de dispositifs capables de contrôler et de maintenir les courants de spin sur des distances utiles grâce à l'application d'un courant de chaleur.