Un grupo de investigación ha realizado un hallazgo significativo en el campo de los materiales bidimensionales (2D), al descubrir la desaparición de la generación de segundo armónico no recíproco (SHG) en MnPSe₃ cuando se integra en una heterojunción antiferromagnética 2D de MnPSe₃/grapheno. Este estudio, publicado en la revista Nano Letters, pone de relieve el papel del acoplamiento magnon-plasmon interfacial en este fenómeno.
Avances en dispositivos espintrónicos
Las heterojunciones magnéticas/no magnéticas en 2D, que se derivan de la familia de materiales de Van der Waals, prometen un gran potencial para el desarrollo de dispositivos espintrónicos. Sin embargo, la consecución de estas funcionalidades depende en gran medida del efecto de proximidad interfacial, un aspecto crítico que, a su vez, enfrenta retos considerables en su detección. Esto se debe a que las estructuras en cuestión son de tamaño reducido y generan señales débiles.
En este estudio, el equipo de investigación utilizó un sistema SHG de fabricación propia para observar que el SHG no recíproco de MnPSe₃ desaparecía al entrar en contacto con el grafeno, a diferencia de cuando se evaluaba la capa de MnPSe₃ por sí sola. Esta variación sugiere la existencia de una interacción de acoplamiento interfacial o efecto de proximidad.
Para investigar este efecto en mayor profundidad, los investigadores incorporaron una capa de nitruro de boro hexagonal (h-BN) entre el MnPSe₃ y el grafeno, con el fin de aislar la interacción interfacial. Los experimentos revelaron que el acoplamiento interfacial se extendía a lo largo de más de 40 nanómetros, lo que supera significativamente el rango típico de unos pocos nanómetros que se observa generalmente en efectos de proximidad.
Además, se descubrió que la intensidad de este acoplamiento disminuía a medida que aumentaba la banda prohibida del material subyacente, lo que proporciona una vía para adaptar la respuesta no lineal del SHG. A través de análisis de simetría, cálculos de primeros principios y comparaciones con estudios previos, los investigadores concluyeron que la desaparición de la señal de SHG no recíproco se debía al acoplamiento entre los plasmones superficiales del grafeno y los magnones de MnPSe₃.
El profesor Sheng Zhigao, quien lideró el estudio desde los Institutos de Ciencias Físicas de la Academia China de Ciencias, destacó que este descubrimiento allana el camino para manipular las propiedades ópticas no lineales de las heterojunciones 2D y desarrollar dispositivos ópticos no lineales de capas 2D multifuncionales y ajustables.
Más información:
Ziyun Wang et al, Suppressed Nonreciprocal Second-Harmonic Generation of Antiferromagnet MnPSe₃ in the MnPSe₃/Graphene Heterostructure Due to Interfacial Magnon–Plasmon Coupling, Nano Letters (2024). DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c04184
Proporcionado por
Academia China de Ciencias
