弯曲碳的自旋新发现可能对未来的纳米电子学有重大影响

一项新的科学发现可能对纳米电子元件产生深远的影响。来自哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所纳米科学中心的研究人欧洲杯线上买球员与日本研究人员合作,展示了石墨薄管上的电子如何在它们的运动和附着的磁场之间呈现出一种独特的相互作用——即所谓的自旋。

这一发现为前所未有的电子自旋控制铺平了道路,并可能对基于自旋的纳米电子学的应用产生重大影响。研究结果发表在著名的《自然物理学》杂志上。

电子有一个磁场,也就是所谓的自旋。大家可以想象,所有的电子都带着一个小磁铁棒。在平坦的石墨层中,小磁棒指向任意的方向。通过将原子薄的石墨层弯曲成一个直径只有几纳米的管,单个电子被迫绕着管做简单的圆周运动,所有自旋都沿着管的方向排列。这一特性可用于未来的纳米电子学。

碳是一种用途广泛的元素。它是生物体的基本组成部分,是钻石形式的最美丽和最坚硬的材料之一,在铅笔中发现了石墨。欧洲杯足球竞彩碳也有巨大的潜力作为未来计算机的基础,因为可以用扁平的、原子薄的石墨层生产组件,2004年在实验室中首次观察到这一发现,这一发现引发了去年的诺贝尔物理学奖。

除了电荷外,所有的电子都有一个附加的磁场——一个所谓的自旋。大家可以想象,所有的电子都带着一个小磁铁棒。电子自旋作为未来计算机芯片的基础具有巨大的潜力,但这一发展一直受到自旋难以控制和测量的事实的阻碍。

在平坦的石墨层中,电子的运动不影响自旋,小棒状磁铁指向随机的方向。因此,石墨起初并不是基于自旋的电子学的明显候选材料。

弯曲碳中的新自旋

“然而,我们的结果表明,如果石墨层弯曲成一个直径只有几纳米的管,单个电子的自旋突然受到电子运动的强烈影响。当电子在纳米管进一步被迫移动简单的圆管的结果是,所有的旋转将沿管的方向”,研究人员解释纳米科学中心的托马斯·沙Jespersen和卡斯帕Grove-Rasmussen尼尔斯·波尔研究所。欧洲杯线上买球

以前人们认为,这种现象只可能发生在一个完美的碳纳米管上的单个电子在真空中自由漂浮的特殊情况下——这种情况在现实中很难实现。现在,研究人员的结果表明,在一般情况下,在带有缺陷和杂质的碳管上任意数量的电子发生排列,这些缺陷和杂质总是存在于现实的组件中。

运动和自旋之间的相互作用是通过向纳米管中发送电流来测量的,在纳米管中电子的数量可以被单独控制。两位丹麦研究人员解释说,他们进一步证明了如何通过选择正确的电子数量来控制效应的强度,甚至完全关闭效应。这为旋转的控制和应用开辟了一系列新的可能性。

独特的属性

在其他材料中,例如欧洲杯足球竞彩黄金,电子的运动对自旋的方向也有很强的影响,但由于运动是不规则的,人们无法控制电子的自旋。碳又一次区别于其他材料,因为它具有完全独特的性质——这种性质可能对未来的纳米电子学很重要。欧洲杯足球竞彩

来源:http://www.ku.dk/

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