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磁性石墨烯或将引领电子领域新革命

2013.6.24
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chloe

随遇而安

  日前,科学家们对于石墨烯的认识,已经不仅仅局限于它的超导性、机械性和光学性能等;石墨烯最新的磁性特征,或将在电子领域掀起一场突破性技术革命。

  来自IMDEA纳米科学研究所和西班牙马德里大学的一项研究称,通过实验,研究者能够使石墨烯获得磁性。该研究发表在Nature Physics杂志上,为石墨烯自旋电子设备的应用打开了一扇新的大门,或将改造整个电子工业。

  “利用磁性特征来生产石墨烯自旋电子设备目前尚处于试验阶段,但我们研究的成果显示其可能性还是很大的,有待于进一步去探索”。IMDEA纳米科学研究所的Rodolfo Miranda说。

  自旋电子技术基于电子的电荷,同时也依靠电子的自旋;自旋则决定了电子的磁矩。当一种材料所有的电子都具备同样的自旋时,这种材料便具有了磁性。

  因为自旋可以有两个值,它的应用便为传统的电子学多增加两种状态;电子设备中数据处理速度和数据量也因此大大增加,诸如电信、计算机计算、能源和生物医学。

  对材料进行磁化是成功研制石墨烯自旋电子设备的关键技术因素,研究者从量子和纳米科学领域寻找到了突破口。该技术利用超高真空室在钌单晶表面生成超完美石墨烯薄膜,然后在石墨烯表面进行四氰基对醌二甲烷(TCNQ)有机分子的蒸发。某些化合物中的TCNQ分子在低温条件下是可以充当半导体的。

  利用扫描隧道显微镜,科学家们惊讶的观察到:有机分子已经进行自我排列,并有规律地分布在材料的表面,电子交互式地跟石墨烯-钌衬底反应。

  Amadeo L. Vázquez de Parga教授说:通过实验他们已经证明TCNQ分子结构是如何在石墨烯表面获取长程磁序,以及电子是如何根据自旋在不同的频带定位的。

  同时,一项模拟研究还揭示,尽管石墨烯不直接和TCNQ反应,但石墨烯确实能够使大量电荷在衬底和TCNQ分子之间转移并使TCNQ分子发展成为长程磁序。

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