據(jù)美國《IEEE光譜》雜志近日報(bào)道，美國海軍實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家將一層石墨烯置于鎳層和鐵層之間,，制造出了首個(gè)能在室溫下過濾自旋的薄膜結(jié)點(diǎn)設(shè)備,，最新研究將有助于下一代磁隨機(jī)存儲(chǔ)器（MRAM）的研制。

電子具有兩個(gè)重要的屬性：電荷和自旋,，現(xiàn)代微電子技術(shù)只利用了電子的電荷屬性,；而在新興的自旋電子學(xué)中,，自旋取代電荷作為信息儲(chǔ)存和傳輸?shù)妮d體。自旋過濾能得到高度自旋極化的載荷子,。在磁隨機(jī)存儲(chǔ)器中,，自旋極化脈沖讓磁位在“0”和“1”之間切換，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸,。

起初,，石墨烯并沒有應(yīng)用于該領(lǐng)域，因?yàn)楫?dāng)它平放時(shí),，電子的自旋不受影響且方向隨機(jī),。但很多研究結(jié)果表明，石墨烯有望在自旋電子學(xué)領(lǐng)域“大展身手”,。此次研究制造出的最新設(shè)備就是一個(gè)例證,。從本質(zhì)上來說，新設(shè)備就像一種過濾器,，僅讓擁有某種自旋的電子通過,；而阻止擁有其他自旋的電子，確保電子的上,、下極化彼此區(qū)別開來,，制造出數(shù)字邏輯“0”和“1”。

研究發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會(huì)《納米》雜志上,，科學(xué)家們正在研究疊層石墨烯薄膜的導(dǎo)電性以及它們與其他材料之間的相互作用,。為此，他們想出了一種新方法,，在一塊光滑的晶體鎳合金薄膜上,，直接“種植”大塊的多層石墨烯薄層，這一過程設(shè)法保住了鎳合金薄膜的磁性,，使他們能將鎳薄膜變成結(jié)點(diǎn)陣列,。

研究人員解釋稱，新架構(gòu)中的自旋過濾現(xiàn)象是石墨烯的量子力學(xué)屬性同晶體鎳薄膜的量子力學(xué)屬性相互作用的結(jié)果,，當(dāng)鎳層與石墨烯層對齊時(shí),，僅擁有特定自旋的電子能從一種物質(zhì)轉(zhuǎn)移到其他物質(zhì)。

該研究主要負(fù)責(zé)人,、海軍研究實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)和技術(shù)分部的恩里克·寇巴斯說：“自旋過濾效應(yīng)已被理論預(yù)測,，以前僅在處于低溫的高電阻結(jié)構(gòu)內(nèi)看到，新結(jié)果表明,，這一效應(yīng)也能在室溫低電阻設(shè)備內(nèi)工作,。”

總編輯圈點(diǎn)

很長時(shí)間以來，現(xiàn)代微電子技術(shù)都沒有考慮電子的自旋特性,，致使后者的應(yīng)用價(jià)值被忽略,。但現(xiàn)在自旋電子儼然是技術(shù)“新貴”了，科學(xué)家們正在廣泛挖掘能應(yīng)用于自旋電子學(xué)的材料,，它們要求有較高的電子極化率,，又要有較長的電子自旋弛豫時(shí)間。石墨烯能在室溫下實(shí)現(xiàn)自旋過濾,，這將導(dǎo)致新的量子力學(xué)器件產(chǎn)生,，而其最終目的，就是引起信息工程的革命,。