Investigadores de la Universidad Nacional de Singapur NUS y el Yale-NUS College han establecido los mecanismos para el movimiento de rotación en disulfuro de molibdeno, un material emergente bidimensional 2D. Su descubrimiento resuelve una pregunta de investigación sobre las propiedades del giro de electronesen capas individuales de materiales 2D, y allana el camino para la próxima generación de espintrónicos y dispositivos de baja potencia. El trabajo fue publicado en línea en la revista Physical Review Letters el 29 de enero de 2016.
disulfuro de molibdeno MoS 2 , una clase de compuestos de dicholcogenuro de metal de transición, ha atraído gran atención debido al amplio reconocimiento de su potencial para manipular nuevos grados cuánticos de libertad, como el giro y el valle.Debido a sus propiedades de material únicas, una sola capa de MoS 2 tiene el potencial de ser usado para transistores de espín, donde tanto la corriente eléctrica como la corriente de espín pueden encenderse y apagarse independientemente. A pesar de este potencial de aplicación, no ha habido ningún estudio experimental sobre el mecanismo para la dinámica de espín en MoS 2 .
Para abordar esta brecha, los científicos del Centro de Materiales 2D Avanzados en NUS utilizaron mediciones muy precisas del movimiento clásico y cuántico de electrones para extraer información sobre cuánto tiempo viven los espines en este nuevo material.
El equipo de científicos dirigido por el Profesor Asistente Goki Eda, co-líder de este estudio que es del Departamento de Física y del Departamento de Química de NUS, diluyó un cristal de molibdenita, un mineral de MoS 2 , a menos de un nanómetro. Aquí, los electrones viven en un plano puramente 2D que tiene solo un átomo de espesor. Luego, los investigadores inyectaron con éxito una alta densidad de electrones en este material ultra delgado para permitir mediciones en el régimen mecánico cuánticoLas mediciones de transporte cuántico a bajas temperaturas de 2 Kelvin -271 grados Celsius revelaron una transición sorprendente, donde la interferencia de la onda mecánica cuántica cambió de constructiva a destructiva con un campo magnético creciente.
El Sr. Indra Yudhistira, investigador asociado del Departamento de Física de NUS que está bajo la supervisión del profesor asistente Shaffique Adam, co-líder del estudio de NUS que es de Yale-NUS College y del Departamento de Física de NUS, demostró que este crucefue causado por la dinámica de giro.
Al comparar los resultados teóricos y experimentales, los dos grupos de investigación pudieron extraer la vida útil de los espines y también determinaron que la relajación fue impulsada por el tipo Dyakonov-Perel, donde los espines de electrones viven más tiempo en muestras más sucias.
"Además de investigar las propiedades fundamentales del magnetotransporte de campo bajo en el disulfuro de molibdeno, nuestro equipo pudo establecer el mecanismo de dispersión del espín para revelar las propiedades del espín electrónico", dijo el Dr. Hennrik Schmidt, investigador que trabajó parala supervisión del Asistente Prof Eda cuando se realizó el estudio.
Al comentar sobre la importancia del descubrimiento, el Profesor Asistente Adam señaló que los dispositivos basados en spin generalmente conducirían a un menor consumo de energía en comparación con la electrónica convencional. Explicó: "La combinación de MoS 2 al ser un semiconductor y la larga vida útil del espín abre oportunidades en la espintrónica, donde el espín electrónico y no la carga electrónica se usa para transportar información. Dichos dispositivos no convencionales podrían permitir dispositivos de baja potencia de próxima generación ".
El profesor Yoshihiro Iwasa, Director del Centro de Electrónica de Fase Cuántica de la Universidad de Tokio, y un experto mundial en dispositivos cuánticos que informó por primera vez la superconductividad en esta clase de materiales comentó: "Los materiales 2D se han previsto como una plataforma prometedora paraespintrónica. Creo que este estudio muy completo del análisis del tiempo de vida del espín electrónico proporcionará información crucial para impulsar aún más la investigación hacia la realización de una nueva generación de dispositivos espintrónicos ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Nacional de Singapur . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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