Des chercheurs de Graphene Flagship ont montré dans un article publié dans Avancées scientifiques comment les hétérostructures construites à partir de graphène et d'isolants topologiques ont de fortes, couplage spin-orbite induit par la proximité qui peut constituer la base de nouvelles technologies de traitement de l'information.

Le couplage spin-orbite est au cœur de la spintronique. Le couplage spin-orbite et la mobilité élevée des électrons du graphène le rendent attrayant pour une longue longueur de cohérence de spin à température ambiante. Chercheurs phares en graphène de l'Université de technologie Chalmers (Suède), Institut Catalan des Nanosciences et Nanotechnologies—ICN2 (Espagne), L'Universitat Autònoma de Barcelona (Espagne) et l'ICREA Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (Espagne) ont montré une forte accordabilité et suppression du signal de spin et de la durée de vie du spin dans les hétérostructures formées de graphène et d'isolants topologiques. Cela peut conduire à de nouvelles applications spintroniques du graphène, allant des nouveaux circuits aux nouvelles mémoires non volatiles et aux technologies de traitement de l'information.

« L'avantage d'utiliser des hétérostructures construites à partir de deux matériaux Dirac est que, le graphène à proximité d'isolants topologiques supporte toujours le transport de spin, et acquiert en même temps un fort couplage spin-orbite, " a déclaré le professeur agrégé Saroj Prasad Dash de l'Université de technologie de Chalmers.

"Nous ne voulons pas seulement transporter le spin, nous voulons le manipuler, " a déclaré le professeur Stephan Roche de l'ICN2 et chef adjoint du groupe de travail sur la spintronique du Graphene Flagship, "l'utilisation d'isolants topologiques est une nouvelle dimension pour la spintronique, ils ont un état de surface similaire au graphène et peuvent se combiner pour créer de nouveaux états hybrides et de nouvelles caractéristiques de spin. En combinant le graphène de cette manière, nous pouvons utiliser la densité d'états réglable pour allumer/éteindre, pour conduire ou non le spin. Cela ouvre un terrain de jeu actif pour les appareils de spin."

Le produit phare du graphène, depuis son tout début, a vu le potentiel des dispositifs de spintronique fabriqués à partir de graphène et de matériaux connexes. Cet article montre comment la combinaison du graphène avec d'autres matériaux pour créer des hétérostructures ouvre de nouvelles possibilités et applications potentielles.

"Cet article combine expérience et théorie et cette collaboration est l'un des points forts du Spintronics Work-Package au sein du Graphene Flagship, " dit Roche.

"Les isolants topologiques appartiennent à une classe de matériaux qui génèrent de forts courants de spin, d'intérêt direct pour les applications de spintronique telles que les mémoires de couple spin-orbite. Comme le rapporte cet article, la combinaison supplémentaire d'isolants topologiques avec des matériaux bidimensionnels comme le graphène est idéale pour permettre la propagation d'informations de spin avec une puissance extrêmement faible sur de longues distances, ainsi que pour exploiter des fonctionnalités complémentaires, clé pour poursuivre la conception et la fabrication d'architectures à logique de spin, " a déclaré Kevin Garello de l'IMEC, Belgique qui est leader du Work-Package Graphene Flagships Spintronics.

Professeur Andrea C. Ferrari, Officier scientifique et technologique du Graphene Flagship, et président de son comité de direction ont ajouté :« Ce document nous rapproche de la construction de dispositifs spintroniques utiles. La feuille de route en matière d'innovation et de technologie du graphène Flagship reconnaît le potentiel du graphène et des matériaux connexes dans ce domaine. Ce travail place encore une fois le Flagship au premier plan. de ce domaine, initiée avec des contributions pionnières de chercheurs européens."