石墨烯和2D材料可以使电子技术超越“摩尔定律”

设在曼彻斯特，荷兰，新加坡，西班牙，瑞士和美国的一组研究人员发表了有关自旋电子学的计算机设备开发领域的新评测，该研究可以将石墨烯用作下一代电子产品的基础。

在石墨烯和相关的二维（2D）材料中电子自旋输运的研究中，最近的理论和实验进展以及现象已经成为研究和开发的一个引人入胜的领域。

自旋电子学是Nano级的电子学和磁性学的结合，并可能导致下一代高速电子学。自旋电子器件是超越摩尔定律的Nano电子学的可行替代品，与传统电子学相比，自旋电子学器件具有更高的能效和更低的耗散，传统电子学依赖于充电电流。原则上，我们可以让手机和平板电脑使用基于自旋的晶体管和存储器。

正如发表在《 APS现代物理学期刊评测》上的，该评测着重于异质结构及其出现的现象所提供的新观点，包括接近使能的自旋轨道效应，自旋与光的耦合，电可调性和2D磁性。

普通人已经在笔记本电脑和PC中遇到了自旋电子器件，它们已经在硬盘驱动器的读取头中以磁传感器的形式使用了自旋电子器件。这些传感器也用于汽车工业。

自旋电子学是开发电子产品的一种新方法，其中存储设备（RAM）和逻辑设备（晶体管）均通过“自旋”实现，电子是电子的基本特性，它使电子像微型磁铁一样工作。电子费用。

曼彻斯特大学凝聚态物理讲师Ivan Vera Marun博士说：“石墨烯自旋电子学的不断进步，以及二维异质结构的不断发展，已经导致使用以前无法获得的效应有效地创建，传输和检测自旋信息单独使用石墨烯。

“随着在基础和技术方面的不断努力，我们相信，即使在室温下，弹道自旋输运也将在2D异质结构中实现。这种输运将使电子波函数的量子力学性能得到实际利用，从而使2D产生自旋为将来的量子计算方法服务的材料。”

石墨烯和其他二维材料中可控的自旋传输对于在设备中的应用越来越有希望。特别受关注的是量身定制的异质结构，称为van der Waals异质结构，它由精确控制顺序的二维材料堆栈组成。这篇综述概述了石墨烯自旋电子学的这一发展领域，并概述了现有的实验和理论状态。

数十亿个旋转电子设备，例如传感器和存储器，已经被生产出来。每个硬盘驱动器都有一个使用自旋流的磁性传感器，磁性随机存取存储器（MRAM）芯片正变得越来越流行。

在过去的十年中，在石墨烯自旋电子学领域取得了令人兴奋的结果，发展到了下一代研究，扩展到了新的二维（2D）Compound。

自2004年被隔离以来，石墨烯为其他2D材料打开了大门。然后，研究人员可以使用这些材料创建称为异质结构的2D材料堆栈。可以将它们与石墨烯结合使用，以创建新的“设计材料”，以产生最初仅限于科幻小说的应用。

该论文的共同作者弗朗西斯科·几内亚教授说：“自旋电子学领域，材料中自旋的性质和操纵揭示了固体行为的许多新颖方面。自旋运动基本方面的研究携带电子是凝聚态物理学中最活跃的领域之一。”

在2004年提出了拓扑绝缘子的概念后，全世界都在深入研究具有非平凡的拓扑电子和磁性特性的新量子材料的鉴定和表征。 Spintronics是此搜索的核心。由于其纯度，强度和简单性，二维材料是找到与量子物理学，电子学和磁性有关的这些独特拓扑特征的最佳平台。”

总体而言，石墨烯和相关2D材料中的自旋电子学领域目前正朝着展示实用的石墨烯自旋电子器件的方向发展，例如用于空间通信，高速无线电链路，车辆雷达和芯片间通信应用领域的耦合Nano振荡器。

先进的材料是曼彻斯特大学的研究信标之一-开拓性发现，跨学科合作和跨行业合作伙伴关系的例子，正在解决地球面临的一些最大问题。 #ResearchBeacons

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