莱斯大学 左边的图片显示了一个微尘2|PtS2异质双层的晶体结构，带有莱斯大学创建的模型的等电荷图
当这些材料堆叠在一起时，镜像对称被打破，电荷转移产生了内在电场
这个场是拉什巴型自旋分裂的原因，如右边的能带结构所示，自旋垂直于动量
信用:阳光古普塔 莱斯大学科学家的一项新理论可能会推动自旋电子学领域的发展，自旋电子学是一种既依赖于推动电子所需的强力又依赖于电子状态的器件
莱斯大学布朗工程学院的材料理论家鲍里斯·雅科布森和研究生桑尼·古普塔描述了拉什巴分裂背后的机制，拉什巴分裂是晶体化合物中的一种效应，可以影响电子的“上”或“下”自旋状态，类似于普通晶体管中的“开”或“关”
“自旋”是一个用词不当的词，因为量子物理将电子限制在两种状态
但这是有用的，因为这使它们有潜力成为下一代量子计算机的重要组成部分，以及使用更少能量的更强大的日常电子设备
然而，找到读写这些位的最佳材料是一项挑战
莱斯模型描述了单层的特征，以预测异质对——二维双层——这使得大型拉什巴分裂成为可能
这将使得控制足够多电子的自旋来制造室温自旋晶体管成为可能，这是一种比普通晶体管更先进的依靠电流的晶体管
古普塔说:“信息处理背后的工作原理是基于电子的流动，电子可以开也可以关。”
“但是电子也有自旋自由度，可以用来处理信息，是自旋电子学的基础
通过优化拉什巴效应来控制电子自旋的能力可以给电子设备带来新的功能
他说:“拥有自旋相关记忆的手机将会比现在更强大，耗能也更少。”
雅科布森和古普塔希望消除寻找材料的反复试验
他们的理论发表在《美国化学学会杂志》上，旨在做到这一点
古普塔说:“电子自旋是微小的磁矩，通常需要磁场来控制。”
“然而，在计算中典型的小尺度上操纵这样的场是非常困难的
拉什巴效应是一种允许我们用易于应用的电场而不是磁场来控制电子自旋的现象
" 雅科布森的团队专门从事预测材料间相互作用的原子级计算
在这种情况下，他们的模型帮助他们理解计算单个物质成分的玻恩有效电荷提供了一种预测双层中拉什巴分裂的方法
古普塔说:“玻恩有效电荷表征了原子在外部扰动下的键极化变化率。”
“当两层堆叠在一起时，它有效地捕获了晶格和电荷的变化，这带来了导致拉什巴分裂的整个层间极化和界面场
" 他们的模型发现了两个异质双层——微尘2|Tl2O或微尘2| PtS2的晶格——它们是拉什巴自旋轨道耦合的很好的候选者，这种耦合发生在由弱范德华力结合在一起的两层之间的界面上
(化学倾向较小的，钼为钼，碲为碲，铊为铊，氧为氧，铂为铂，硫为硫
) 古普塔指出，拉什巴效应众所周知发生在反转对称性被打破的系统中，在这种系统中，电子的自旋与其动量垂直，从而产生磁场
它的强度可以由外部电压控制
“不同之处在于，由于拉什巴效应产生的磁场取决于电子的动量，这意味着向左移动和向右移动的电子所经历的磁场是不同的，”他说
“想象一个电子，自旋指向z方向，在x方向运动；它将在y方向上经历一个动量相关的拉什巴磁场，该磁场将使电子沿y轴进动并改变其自旋方向
" 传统的场效应晶体管(场效应晶体管)根据栅极电压下通过势垒的电荷流来导通或截止，而自旋晶体管通过栅极电场来控制自旋进动长度
如果晶体管的源极和漏极的自旋方向相同，则器件开启；如果方向不同，它是关闭的
因为自旋晶体管不需要场效应晶体管中的电子势垒，所以它需要更少的功率
古普塔说:“与传统的电荷型电子器件相比，这给自旋电子器件带来了巨大的优势。”
“自旋状态可以快速设置，这使得传输数据更快
自旋是非挥发性的
使用spin发送的信息即使在断电后也保持不变
此外，改变自旋所需的能量比产生电流来维持器件中的电子电荷所需的能量要少，因此自旋电子器件使用的能量更少
" “对我体内的化学家来说，”雅科布森说，“这里揭示的自旋分裂强度取决于玻恩电荷，在某种程度上，非常类似于保林公式中原子的键离子性对电负性
这种相似非常有趣，值得进一步探索
"
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