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神奇的石墨烯或将颠覆数字电路工作方式【ManBetX万博全站app】

发布时间:2023/01/16    浏览次数:
本文摘要:具有过滤器电子自旋功能的石墨烯节点概念图:蓝色的镍薄层和红色的铁薄层内所含两种磁矩状态(击球和下旋)的电子。

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具有过滤器电子自旋功能的石墨烯节点概念图:蓝色的镍薄层和红色的铁薄层内所含两种磁矩状态(击球和下旋)的电子。两层金属薄膜间摆放了几层石墨烯(石墨烯即单层碳原子构成的定二维平面),用来构成导电路径,这条路径只容许一种方向磁矩的电子通过。

电流通过这个金属结点后,就沦为了磁矩极化电流。展出图来源:美国海军实验室NRL在磁矩电子学(也称之为磁电子学)的历史上,石墨烯具有不同寻常的历史。这种电子学利用电子本身的磁矩状态展开信息编码,而非传统地利用电子本身的电荷去编码。

最初,石墨烯并没经常出现在这项领域的视野内。因为当电子通过平面进行的石墨烯之后,磁矩状态没任何转变,而且电子的运动方向也依然随机,并没构成一定的路径。但是据笔者熟知,最近的一项实验结果表明石墨烯对磁矩电子学有可能有相当大的起到,这也转变了科研项目主管人员的观点。

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来自美国海军实验室(NRL)的一个团队,最近做到了一次实验,他们把一层石墨烯放在了几层镍和铁的中间。这种层叠结构,首次构建了常温下可过滤器电子自旋的薄膜类结点。这项结果有可能对于下一代磁阻式随机采访存储器(MRAM)的研发具有极大协助。MRAM的原理就是利用磁矩极化后的脉冲,将存储位的磁信息从0旋转到1,均可偏移旋转。

磁矩过滤器这种现象,使提供高度磁矩极化的载流子沦为有可能。实质上,这种设备的原理就和过滤器一样,只容许某一种磁矩方向的电子通过,妨碍另一种磁矩方向的电子。这样可以使电子的“上”和“下”旋可以被区分出去,从而构成了数字逻辑中的“0”和“1”。

在这种层叠结构中,磁矩过滤器现象是由石墨烯和晶镍薄膜的量子机械特性相互作用而产生的。在镍层和石墨烯层偏移后,这种结构只容许一种特定磁矩方向的电子从材料中流向另一端。

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“这种磁矩过滤器以前在理论上就有人预测过,但之前只在低温低压结构下被证实过”,NRL材料科学技术部门的首席研究员EnriqueCobas博士在一次发布会上提及。“新的结果证实,这种效应(磁矩过滤器)在常温下多种设备矩阵的低阻结构中也可以不存在。”在期刊ACSNano的文章中,NRL的研究员们正在勘查石墨烯层叠后的导电性以及与其他材料的交互方式。

为此,NRL的团队建构出有了一种新的方法,可以必要在一张平坦的晶镍合金薄膜上生产大片多层石墨烯薄膜。这种方法需要维持镍合金薄膜的磁特性,以便他们把这些薄膜化学键成电源矩阵结点。“我们仍然有改良的空间,因为理论上通过仪器调整石墨烯的层数,这种效应可以强化一个数量级,”NRL材料科学技术部门的科研员Olafvan‘tErve博士在一次发布会上谈到。

“然而,当前的模型并没包括在铁磁认识中再次发生的磁矩切换。当我们把那些效应也考虑到进来的时候,我们就可以确实迫近100%磁矩极化的理想状况了。

这可以使我们改动并优化当前的设备结构和材料,从而让效应最大化。


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