Paul van Gerven
18 April 2011

In een zwak magnetisch veld ontstaat in grafeen een spinstroom loodrecht op de richting waarin reguliere stroom zich beweegt. Het materiaal zou daarom een nieuwe impuls kunnen geven aan spintronisch onderzoek. Dat claimt een internationaal team van wetenschappers onder leiding grafeen-ontdekker en Nobelprijswinnaar Andre Geim in Science. Michael Katsnelson van de Radboud Universiteit is co-auteur van het artikel.

Zeeman induced_spin_Hall_effect_in_graphene
Een stroom van elektronen (groen) magnetiseert het grafeen aan beide kanten in een andere richting. Dit magnetisch veld duwt elektronen naar buiten, waardoor er ver buiten het pad een stroom – een zogenaamde spinstroom – wordt gemeten.

In het cruciale experiment probeerden de fysici een voltage in grafeen te meten net buiten het pad tussen twee elektroden. Er werd er volgens verwachting geen gevonden, want zo‘n voltage hoort snel uit te doven. Wanneer de proef echter wordt herhaald in een relatief zwak magnetisch veld, is er wel een spanning meetbaar. Dit, zeggen de onderzoekers, kan alleen worden verklaard door aan te nemen dat er een spinstroom loodrecht op de reguliere stroomrichting is gaan lopen.

Het interessante van deze uitkomst is dat het een manier aanreikt om spinstroom met behulp van elektrische stroom te manipuleren, precies wat de spintronica najaagt. Tot nu toe lukte dat alleen door films van halfgeleiders en magnetische materialen op elkaar te stapelen. Grafeen heeft geen hulpstoffen nodig, al strekt het effect zich op een ondergrond van boornitride wel het beste uit. Voor praktische toepassingen is het benodigde externe magnetische veld echter een forse handicap.