In een eerdere studie, onderzoekers vonden aanwijzingen dat spin-orbit-koppeling (SOC) groter was in grafeen / overgangsmetaal dichalcogenide heterostructuren dan in gewoon grafeen. In principe, dit fenomeen is een noodzakelijke voorwaarde voor het spin Hall-effect (SHE), maar latere tests om de SHE van het systeem te meten gaven geen overtuigende resultaten. In een paper gepubliceerd in juli in NanoLetters , onderzoekers van de ICN2 Theoretical and Computational Nanoscience Group, onder leiding van ICREA Prof. Stephan Roche, konden de waarnemingen van een verbeterde SOC bevestigen, evenals een redelijke verklaring voorstellen waarom de SHE niet experimenteel kon worden gemeten.

Spintronica is een tak van elektronica die de spin van subatomaire deeltjes zoals elektronen gebruikt om informatie op te slaan en te transporteren, en niet alleen de lading zoals bij conventionele elektronica. Het resultaat zijn apparaten die sneller zijn, werken tegen een fractie van de energiekosten en hebben een veel grotere geheugencapaciteit. Het spin Hall-effect is wat ons in staat stelt om de spin te creëren en te manipuleren, en genereren een spinstroom. Maar in het vorige experiment, hoewel de SHE plaatsvond, de resulterende spinstroom kon nauwelijks worden gedetecteerd.

Wat ICN2-onderzoekers deden, dankzij toegang tot het MareNostrum van het Barcelona Supercomputing Center via een EU PRACE-project, was om het experiment op te schalen, het uitvoeren van gedetailleerde en realistische simulaties op micrometerschaal. Zoals de eerste auteur van het artikel Dr. Jose H. García Aguilar uitlegt:hierdoor waren ze in staat om aan te tonen dat de omstandigheden die observatie van verbeterde SOC mogelijk maakten, niet dezelfde waren als die vereist om de SHE te observeren. specifiek, eerstgenoemde te observeren, u wilt dat het materiaal structureel defect is, wat zorgt voor wanorde en hoge inter-valleiverstrooiing als de lading door het materiaal gaat. Echter, deze hoge mate van wanorde, die pas significant bleek nadat het experiment op grotere schaal was gesimuleerd, onderdrukte de spinstroom gegenereerd door de SHE, wat leidde tot de niet-overtuigende resultaten die werden gerapporteerd.

Deze studie biedt nieuwe inzichten in de spindynamiek die uniek is voor grafeen, en stelt ons in staat om nieuwe wegen voor te stellen om SHE-geïnduceerde spinstroom experimenteel te bereiken in op grafeen gebaseerde heterostructuren.