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在石墨烯和相關(guān)的二維（2D）材料中電子自旋輸運(yùn)的研究中，最近的理論和實(shí)驗(yàn)進(jìn)展以及現(xiàn)象已經(jīng)成為研究和開(kāi)發(fā)的一個(gè)引人入勝的領(lǐng)域。

自旋電子學(xué)是納米級(jí)的電子學(xué)和磁性學(xué)的結(jié)合，并可能導(dǎo)致下一代高速電子學(xué)。自旋電子器件是超越摩爾定律的納米電子技術(shù)的可行替代方案，與傳統(tǒng)電子器件相比，自旋電子器件具有更高的能效和更低的耗散，傳統(tǒng)電子器件依賴于充電電流。原則上，我們可以讓手機(jī)和平板電腦使用基于自旋的晶體管和存儲(chǔ)器。

正如發(fā)表在《 APS 現(xiàn)代物理學(xué)期刊評(píng)論》上的，該評(píng)論著重于異質(zhì)結(jié)構(gòu)及其出現(xiàn)的現(xiàn)象所提供的新觀點(diǎn)，包括接近使能的自旋軌道效應(yīng)，自旋與光的耦合，電可調(diào)性和2D磁性。

普通人已經(jīng)在筆記本電腦和PC中遇到了自旋電子器件，它們已經(jīng)在硬盤驅(qū)動(dòng)器的讀取頭中以磁傳感器的形式使用了自旋電子器件。這些傳感器也用于汽車工業(yè)。

自旋電子學(xué)是開(kāi)發(fā)電子產(chǎn)品的一種新方法，其中存儲(chǔ)設(shè)備（RAM）和邏輯設(shè)備（晶體管）均通過(guò)“自旋”實(shí)現(xiàn)，電子是電子的基本特性，它使電子像微型磁鐵一樣工作。電子費(fèi)用。

曼徹斯特大學(xué)凝聚態(tài)物理講師Ivan Vera Marun博士說(shuō)：“石墨烯自旋電子學(xué)的不斷進(jìn)步，以及二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展，已經(jīng)導(dǎo)致使用以前無(wú)法獲得的效應(yīng)有效地創(chuàng)建，傳輸和檢測(cè)自旋信息單獨(dú)使用石墨烯。

“隨著在基礎(chǔ)和技術(shù)方面的不斷努力，我們相信，即使在室溫下，彈道自旋輸運(yùn)也將在2D異質(zhì)結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)。這種輸運(yùn)將使電子波函數(shù)的量子力學(xué)性質(zhì)得以實(shí)際使用，從而使2D產(chǎn)生自旋為將來(lái)的量子計(jì)算方法服務(wù)的材料。”

石墨烯和其他二維材料中可控的自旋傳輸對(duì)于在設(shè)備中的應(yīng)用越來(lái)越有希望。特別受關(guān)注的是量身定制的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，稱為van der Waals異質(zhì)結(jié)構(gòu)，它由精確控制順序的二維材料堆棧組成。這篇綜述概述了石墨烯自旋電子學(xué)的這一發(fā)展領(lǐng)域，并概述了現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)和理論狀態(tài)。

數(shù)十億個(gè)旋轉(zhuǎn)電子設(shè)備，例如傳感器和存儲(chǔ)器，已經(jīng)被生產(chǎn)出來(lái)。每個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)器都有一個(gè)使用自旋流的磁性傳感器，磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（MRAM）芯片正變得越來(lái)越流行。

在過(guò)去的十年中，在石墨烯自旋電子學(xué)領(lǐng)域取得了令人興奮的結(jié)果，發(fā)展到了下一代研究，擴(kuò)展到了新的二維（2D）化合物。

自2004年被隔離以來(lái)，石墨烯為其他2D材料打開(kāi)了大門。然后，研究人員可以使用這些材料創(chuàng)建稱為異質(zhì)結(jié)構(gòu)的2D材料堆棧。可以將它們與石墨烯結(jié)合使用，以創(chuàng)建新的“設(shè)計(jì)材料”，以產(chǎn)生最初僅限于科幻小說(shuō)的應(yīng)用。

該論文的共同作者弗朗西斯科·幾內(nèi)亞教授說(shuō)：“自旋電子學(xué)領(lǐng)域，材料中自旋的性質(zhì)和操縱揭示了固體行為的許多新穎方面。自旋運(yùn)動(dòng)基本方面的研究攜帶電子是凝聚態(tài)物理學(xué)中最活躍的領(lǐng)域之一。”

在2004年提出了拓?fù)浣^緣子的概念后，全世界都在深入研究具有非平凡的拓?fù)潆娮雍痛判蕴匦缘男铝孔硬牧系蔫b定和表征。Spintronics是此搜索的核心。由于其純度，強(qiáng)度和簡(jiǎn)單性，二維材料是找到與量子物理學(xué)，電子學(xué)和磁性有關(guān)的這些獨(dú)特拓?fù)涮卣鞯淖罴哑脚_(tái)。”

總體而言，石墨烯和相關(guān)2D材料中的自旋電子學(xué)領(lǐng)域目前正朝著實(shí)用石墨烯自旋電子器件的演示方向發(fā)展，例如用于空間通信，高速無(wú)線電鏈路，車輛雷達(dá)和芯片間通信應(yīng)用領(lǐng)域的耦合納米振蕩器。

先進(jìn)的材料是曼徹斯特大學(xué)的研究信標(biāo)之一-開(kāi)拓性發(fā)現(xiàn)，跨學(xué)科合作和跨行業(yè)合作伙伴關(guān)系的例子，正在解決地球面臨的一些最大問(wèn)題。