Antonio Benítez ha sido galardonado por el GEFES con el premio a la mejor tesis doctoral experimental en Física de la Materia Condensada en la edición correspondiente a tesis leídas entre Octubre 2020 y Septiembre 2021. La tesis, titulada “Spin-orbit coupling in graphene/transition metal dichalcogenides devices.” fue realizada en la Universidad Autónoma de Barcelona y dirigida por Sergio O. Valenzuela, Stephan Roche y Marius Costache. En la actualidad Antonio está investigando en el Massachusetts Institute of Technology.
En su tesis, Antonio se centra en estudiar el transporte, la manipulación y el control de corrientes de espín en estructuras bidimensionales de grafeno y dicalcogenuros de metales de transición. Debido al bajo acople espín-orbita en grafeno, los de espines pueden viajar largas distancias a través de su red cristalina. Pero al mismo tiempo, su bajo acople espín-órbita inhibe la manipulación y creación de dichas corrientes de espín, fundamentales para implementar con éxito dispositivos basados en el espín del electrón. Antonio, en su tesis, superó esta limitación aumentando el acople spin-orbita intrínseco del grafeno por medio de los efectos de proximidad con los dicalcogenuros de metales de transición, materiales que poseen un fuerte acople espín-orbita. Antonio mostró que una clara prueba experimental de dicho aumento del acople espín-orbita en grafeno es la anisotropía de relajación de espín, en la cual los espines tienen tiempos de vida distintos dependiendo de su orientación. Dicha anisotropía actúa como un filtro para los espines dependiendo de su orientación, además de revelar detalles de la naturaleza de dicho acople. Adicionalmente, Antonio demostró que en este grafeno modificado es posible generar y detectar corrientes de espín por medio de los efectos Hall de espín y el “spin galvanic.” Además, mostró que dichos efectos pueden ser controlados eléctricamente, por lo tanto, pueden ser separados y estudiados individualmente. Como resultado, se han logrado varias contribuciones relevantes para la comprensión de los fenómenos de espín-orbita en heteroestructuras de grafeno y dicalcogenuros de metales de transición.