À gauche :il s'agit d'un filtre de spin constitué d'un nanoflocon magnétique :un courant d'électrons avec un spin « vers le haut » et « vers le bas » dans des proportions égales traverse l'appareil. En raison d'interférences destructrices dans un canal de spin (par exemple :vers le bas), le courant sortant est principalement constitué d'électrons de spin-up. À droite :illustration schématique de l'appareil et tracé de l'efficacité de filtrage de spin. Crédit :Angelo Valli
Les nanoflocons de graphène sont prometteurs pour des applications possibles dans le domaine de la nanoélectronique, et l'objet d'une étude récemment publiée dans Lettres nano . Ces nanostructures hexagonales présentent des effets quantiques pour moduler le flux de courant. Grâce à leurs propriétés magnétiques intrinsèques, ils pourraient également représenter une avancée significative dans le domaine de la spintronique. L'étude, réalisée via des analyses et des simulations informatiques, était dirigé par Massimo Capone.
« Nous avons pu observer deux phénomènes clés en analysant les propriétés des nanoflocons de graphène. Les deux sont d'un grand intérêt pour d'éventuelles applications futures, " dit Capone, co-auteur de l'étude. Le premier phénomène concerne ce qu'on appelle l'interférence entre les électrons. "Dans les nanoflocons, les électrons interfèrent les uns avec les autres de manière « destructive » si nous mesurons le courant dans une certaine configuration. Cela signifie qu'il n'y a pas de transmission de courant. C'est un phénomène typiquement quantique. En étudiant les flocons de graphène, nous avons compris qu'il est possible de porter ce phénomène à des systèmes plus vastes, donc dans le monde nano et à une échelle dans laquelle il est observable et peut être exploité pour des utilisations possibles en nanoélectronique.
Les deux chercheurs expliquent que dans les transistors à interférence quantique, une interférence destructive indique l'état "OFF". Pour l'état "ON", ils disent qu'il suffit de supprimer les conditions d'interférence, permettant ainsi au courant de circuler.
Dans l'étude, les chercheurs ont également démontré que les nanoflocons présentent de nouvelles propriétés magnétiques présentes uniquement sur les bords d'une feuille de graphène :« Le magnétisme émerge spontanément aux bords, sans aucune intervention extérieure. Cela permet la création d'un courant de spin." L'union entre les phénomènes d'interférence quantique et de magnétisme permettrait aux chercheurs d'obtenir une polarisation de spin quasi complète, avec un énorme potentiel dans le domaine de la spintronique, expliquent les chercheurs. Ces propriétés pourraient être utilisées dans les technologies de l'information, interpréter le spin comme un code binaire. Le spin électronique, étant quantifié et n'ayant que deux configurations possibles, "haut et bas, " est bien adapté à ce type de mise en œuvre.
Pour améliorer l'efficacité du dispositif éventuel et le pourcentage de polarisation du courant, les chercheurs ont également développé un protocole qui envisage l'interaction des flocons de graphène avec une surface composée d'azote et de bore. "Les résultats obtenus sont vraiment intéressants. Les expériences pourraient confirmer ce que nous avons théoriquement prédit, " conclut Massimo Capone.
