Los investigadores de la Universidad de Tokio, Ebuki Taniuchi, Ryota Akiyama, Rei Hobara y Shoji Hasegawa, han demostrado que la dirección de la corriente polarizada por espín puede limitarse a una sola dirección en una única capa atómica de un compuesto de talio y plomo cuando se irradia. a temperatura ambiente. El descubrimiento desafía las convenciones: se cree que las capas de un átomo son casi completamente transparentes, es decir, con una absorción o interacción insignificante con la luz. El flujo unidireccional de corriente observado en este estudio hace posible una funcionalidad más allá de los diodos típicos, allanando el camino para futuros dispositivos espintrónicos bidimensionales ultrafinos de almacenamiento de datos más respetuosos con el medio ambiente. Los resultados fueron publicados en la revista. ACS Nano.
Los diodos son los componentes básicos de la electrónica moderna al limitar el flujo de corriente a una sola dirección. Sin embargo, cuanto más delgado es el dispositivo, más complejo resulta diseñar y fabricar estos componentes activos. Demostrando así fenómenos que pueden hacer posibles tales hazañas de desarrollo. La espintrónica es un campo de estudio en el que los investigadores manipulan el momento angular intrínseco (espín) de los electrones, por ejemplo, aplicando luz.
“La espintrónica tradicionalmente se ocupaba de materiales gruesos”, dice Akiyama. “Sin embargo, estábamos más interesados en sistemas muy delgados debido a sus propiedades inherentemente interesantes. Por lo tanto, queríamos combinar los dos e investigar la conversión de la luz en corrientes polarizadas por espín en un sistema bidimensional”.
La conversión de luz en corriente polarizada por espín se denomina efecto fotogalvánico circular (CPGE). En una corriente polarizada por espín, los espines de los electrones están alineados en una dirección, lo que limita el flujo de corriente eléctrica a una dirección dependiendo de la polarización de la luz. Este fenómeno es similar a los diodos convencionales en los que la corriente puede fluir en una sola dirección dependiendo de la polaridad del voltaje. Los investigadores utilizaron compuestos de talio y plomo para ver si este fenómeno podía observarse en capas tan delgadas como un átomo (un sistema bidimensional). Realizaron experimentos en un vacío extremadamente alto para evitar la absorción y oxidación del material y poder revelar su “verdadero color”. Cuando los investigadores irradiaron las aleaciones con luz polarizada circularmente, pudieron observar cambios en la dirección y la intensidad de la corriente eléctrica que fluye.
“Aún más sorprendente es que se trataba de una corriente polarizada por espín: la dirección del espín del electrón estaba alineada con la dirección de la corriente debido a las nuevas propiedades de estas aleaciones delgadas”, dice Akiyama.
Estos compuestos finos preparados previamente por el equipo mostraron propiedades electrónicas únicas, lo que impulsó el estudio actual del equipo por casualidad. Armado con este nuevo conocimiento, Akiyama mira hacia el futuro.
“Estos resultados muestran que la investigación básica es muy importante para las aplicaciones y el desarrollo. En este estudio, observamos un sistema mejorado. Como siguiente paso, nuevos compuestos finos bidimensionales con propiedades electrónicas únicas. Además de explorar, nos gustaría utilizar láseres de baja energía (terahercios) para estrechar las rutas de excitación y así poder aumentar la eficiencia de conversión de luz a corrientes polarizadas por espín”.
