(PhysOrg.com) -- Grafeen is een materiaal dat het potentieel heeft voor een aantal toekomstige toepassingen. Wetenschappers zijn geïnteresseerd in het gebruik van grafeen voor quantum computing en ook als vervanging voor elektronica. Echter, om deze grafeentoepassingen te realiseren, een goed begrip van hoe spinstroom in grafeen werkt, is belangrijk.

Een van de doelen is het bereiken van pure spinstroom in grafeen. “Pure spinstroom is een spinstroom zonder laadstroom, wat betekent dat elektronen met verschillende spins in tegengestelde richtingen reizen, "K S Chan vertelt" PhysOrg.com via e-mail. Chan is een professor aan de City University van Hong Kong. Werken met Zijing Lin, een professor aan de Universiteit van Wetenschap en Technologie van China in Hefei, en, Qingtian Zhang, een student van de CityU-USTC gezamenlijke Ph.D. programma, Chan bestudeerde adiabatisch pompen in grafeen als een manier om spinstroom te genereren. Hun werk is gepubliceerd in Technische Natuurkunde Brieven :"Spin huidige generatie door adiabatisch pompen in monolaag grafeen."

“Spinstroom is een belangrijk hulpmiddel bij het bestuderen van spins in grafeen, ’ legt Chan uit. “Met spinstroom, je kunt polarisatie creëren in een bepaalde regio, en je kunt het gedrag van de spin in dat specifieke gebied bestuderen.” Chan wijst erop dat spinstroom belangrijk is bij de ontwikkeling van een grafeen-quantumcomputer. Aanvullend, hij wijst erop dat grafeen het materiaal bij uitstek is voor spintronica, waarvan sommigen hopen elektronica te kunnen vervangen.

"Spintronic-apparaten worden verondersteld sneller te zijn en minder stroom te verbruiken dan elektronische apparaten, ’ gaat Chan verder. Begrijpen hoe spin werkt in grafeen kan een belangrijk onderdeel zijn van een doorbraak in spintronica. Chan en zijn collega's gebruiken een methode die adiabatische kwantumpompen wordt genoemd om spinstroom te genereren voor studie.

Chan beschrijft de techniek:“[Adiabatisch pompen] is een kwantumfenomeen waarbij een gelijkstroom wordt opgewekt zonder gelijkspanning. Er worden twee wisselspanningen op het grafeen aangelegd en door adiabatische kwantumpompen kan een gelijkstroom-laadstroom worden gegenereerd. Adiabatisch betekent dat de veranderingssnelheden van de spanningen erg laag zijn in vergelijking met de snelheid waarmee de elektronen door de grafeenstructuur reizen.”

Daarbovenop, het team creëerde asymmetrie tussen elektronen met verschillende spin met behulp van het ferromagnetische nabijheidseffect. “Op grafeen wordt een ferromagnetische dunne film afgezet. Elektronen met verschillende spins onder de ferromagnetische laag zullen verschillende energieën hebben en daarom anders reageren op adiabatisch pompen, ', zegt Chan. Door deze verschillende reacties pure spinstroom wordt gegenereerd, met verschillende spins die in tegengestelde richtingen reizen. “Het bijzondere aan de huidige methode is dat er bij een bepaalde Fermi-energie een pure spinstroom kan worden opgewekt zonder een extern magnetisch veld, wat belangrijk is voor het maken van apparaten op nanoschaal.”

Fundamenteel, het werk van Chan en zijn collega's laat zien dat het mogelijk is om pure spinstroom in grafeen te genereren zonder magnetisch veld. Dit zou kunnen leiden tot meer praktische toepassingen in kwantumcomputing en misschien, later, spintronica. De volgende stap, Hoewel, is om te leren hoe spinstroom kan worden gedetecteerd.

“Spinstroom is moeilijk te detecteren, ’ legt Chan uit. "Het is niet zoals de laadstroom die gemakkelijk kan worden gemeten met een voltmeter." Hij geeft toe dat er andere belangrijke kwesties zijn die moeten worden bestudeerd met betrekking tot spin in grafeen, maar Chan wijst hierop:"Om grafeen spintronische apparaten te ontwikkelen, we moeten weten hoe we de spinstroom in grafeen kunnen meten.”

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, geheel of gedeeltelijk herschreven of herverdeeld zonder de uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van PhysOrg.com.