Chercheurs du Groupe Physique et Ingénierie des Nanodispositifs ICN2, dirigé par ICREA Prof. Sergio O. Valenzuela, ont démontré sans ambiguïté la nature anisotrope de la relaxation de spin dans le graphène lorsqu'il est interfacé avec des dichalcogénures de métaux de transition (TMDC). Le papier, intitulé "Relaxation de spin fortement anisotrope dans les hétérostructures de dichalcogénure de métal de transition graphène à température ambiante, " a été publié cette semaine dans Physique de la nature avec l'auteur principal L. Antonio Benítez.

Le spin est le moment angulaire intrinsèque des particules subatomiques. Bien qu'il n'y ait pas d'équivalent réel en physique classique, il peut être utilisé un peu comme charge pour stocker, manipuler et transporter des informations. Le graphène est connu pour transporter très efficacement les spins des électrons sur de grandes distances. Cependant, la manipulation de ces spins est rendue difficile par l'absence de tout moyen de les contrôler de l'extérieur. L'interaction de couplage spin-orbite (SOC) offre justement un tel moyen, bien que dans le graphène, celui-ci doit être « emprunté » à d'autres matériaux via l'effet de proximité.

En utilisant une approche expérimentale développée au cours des deux dernières années par le groupe ICN2, les chercheurs ont observé que les spins se comportent différemment lorsqu'ils atteignent la bicouche graphène/TMDC en fonction de leur orientation. Les spins dans le plan se sont avérés très sensibles au SOC induit par la proximité, se détendre et perdre leur orientation jusqu'à 10 fois plus vite que les vrilles hors plan. Cette relaxation de spin fortement anisotrope s'est en outre avérée être une conséquence du couplage spin-vallée également imprimé sur le graphène du TMDC.

Surtout, toutes les observations ont été effectuées à température ambiante, ce qui les rend directement pertinentes pour les futures applications technologiques.

Ces résultats suggèrent qu'un système graphène/TMDC pourrait être utilisé comme filtre de spin, permettant la détection de petits changements d'orientation. Ils représentent également la première étape pour obtenir un contrôle externe sur la propagation des spins dans le graphène, et offrent un point de départ intéressant pour l'exploration des phénomènes de spin-valley couplés et des concepts de dispositifs spin-valleytronics.