Un giro magnético en bicapa de grafeno encapsulado magnéticamente da origen a la “valletrónica”

 Los electrones de los materiales tienen una propiedad conocida como "espín",  responsable del magnetismo. Los imanes permanentes, como los que se usan para las puertas de los refrigeradores, tienen todos los espines de sus electrones alineados,  lo que corresponde al comportamiento ferromagnético. El comportamiento y transporte de los espines constituye  el campo de investigación conocido como la espintrónica. 

 

La interacción entre los espines genera dos tipos de energía: de intercambio (para alterar el sentido del espín) y la energía de correlación que resulta de la proximidad con otros espines ya que la tendencia es que espines paralelos no se acerquen entre sí.

 

Cuando dos electrones comparten el mismo nivel de energía con espínes antiparalelos se dice que ese nivel de energía está “degenerado”. La degeneración es muy pequeña (hay prácticamente un electrón por nivel y muy pocos están degenerados) en los estados que están en los valles de las bandas casi planas. Los estados en los valles de las bandas o “estados-valle” resultan estar fuertemente correlacionados.

 

Investigadores del Instituto de Física Téorica en  Zürich, Suiza y de la Universidad Aalto en Finlandia, demostraron que al intercalar dos capas de grafeno ligeramente rotadas entre sí (~2º) entre aislantes ferromagnéticos, pero con espines antiparalelos, se presentan bandas electrónicas planas debido a la interacción entre el giro de las capas de grafeno, y el intercambio por proximidad de los aislantes ferromagnéticos (ver parte b) de la Figura). Estas bandas planas  presentan una ligera degeneración, esto es, con energía muy similar, pero solo en el valle. Estos estados fuertemente correlacionados se describen eficazmente mediante un modelo de súper-red triangular, como se muestra en la parte a) de la Figura. 

 

Esta observación experimental ha dado lugar al campo de la “valletrónica”, que tiene como objetivo explotar las propiedades de los valles de bandas electrónicas y el procesamiento de información, de forma muy similar a como la espintrónica se basa en  las propiedades del espín.

 

Los resultados fueron publicados recientemente en Physical Review Letters.

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