自旋电子学利用电子自旋进行逻辑运算或存储信息。理想情况下，自旋电子器件可以比传统半导体器件运行得更快、更节能。然而，在材料中创建和操纵自旋纹理仍然很困难。
石墨烯是一种由碳原子构成的二维蜂窝结构，被认为是自旋电子应用的有趣候选材料。石墨烯通常沉积在重金属薄膜上。
在石墨烯和重金属的界面处，会产生强烈的自旋轨道耦合，从而产生不同的量子效应，包括能级的自旋轨道分裂(Rashba效应)和自旋排列的倾斜(Dzyaloshinskii-Moriya相互作用)。自旋倾斜效应对于稳定涡旋状自旋纹理(称为skyrmion)尤其必要，这种纹理特别适用于自旋电子学。
然而，现在，西班牙-德国团队已经证明，当在石墨烯和重金属(这里是铱)之间插入几层铁磁元素钴单层时，这些效果会显著增强。样品是在绝缘基板上生长的，这是利用这些效应实现多功能自旋电子器件的必要先决条件。
该研究发表在《ANano》杂志上。
“在BESSYII中，我们分析了石墨烯、钴和铱界面的电子结构，”HZB物理学家JaimeSánchez-Barriga博士说道。最重要的发现是：与预期相反，石墨烯不仅与钴相互作用，而且还通过钴与铱相互作用。
Sánchez-Barriga解释道：“石墨烯和重金属铱之间的相互作用是由铁磁钴层介导的。”铁磁层增强了能级的分裂。
Sanchez-Barriga说道：“我们可以通过钴单层的数量来影响自旋倾斜效应;三层单层是最好的。”
这一结果不仅得到了实验数据的支持，也得到了密度泛函理论新计算的支持。两种量子效应相互影响、相互加强，这一事实是新的、意想不到的。
“我们之所以能够获得这些新见解，是因为BESSYII提供了极其灵敏的仪器，可以测量具有自旋分辨率(Spin-ARPES)的光发射。这导致了幸运的情况，我们可以非常精确地确定自旋倾斜的假定起源，即Rashba型自旋轨道分裂，甚至可能比自旋倾斜本身更精确，”HZB“量子材料中的自旋和拓扑”部门负责人OliverRader教授强调说。
全球只有极少数机构拥有具备此类能力的仪器。结果表明，基于石墨烯的异质结构在下一代自旋电子器件中具有巨大潜力。