曼彻斯特大学 2D范德瓦尔斯异质结构中出现的自旋电子现象的图示
由于石墨烯具有较长的自旋弛豫长度，因此它是一种理想的自旋输运通道
在通道的中心，两个磁触点用于电注入或检测自旋电流
通过使用石墨烯和过渡金属二硫化物的异质结构，避免了对磁接触的需要，这使得能够进行直接光学自旋注入(左上)和直接电荷-自旋转换(右下)
学分:现代物理学评论(2020)
DOI: 10
1103/RevModPhys
92
021003 一组研究人员在曼彻斯特、荷兰、新加坡、西班牙、瑞士和美国工作
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发表了一篇关于被称为自旋电子学的计算机设备开发领域的新评论，该评论认为石墨烯可以作为下一代电子产品的构建模块
石墨烯和相关二维材料中电子自旋输运研究的最新理论和实验进展和现象已经成为一个引人入胜的研究和发展领域
自旋电子学是电子学和磁学的结合，在纳米尺度上，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纳米电子学的可行替代物，与依赖电荷电流的传统电子学相比，它提供了更高的能量效率和更低的耗散
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
今天发表在美国物理学会杂志《现代物理学评论》上的这篇评论聚焦于异质结构及其涌现现象提供的新观点，包括邻近使能自旋轨道效应、自旋与光的耦合、电可调性和二维磁性
普通人已经在笔记本电脑和个人电脑中遇到了自旋电子学，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自旋电子学
这些传感器也用于汽车工业
自旋电子学是一种开发电子学的新方法，其中存储器件(随机存取存储器)和逻辑器件(晶体管)都是通过使用“自旋”来实现的，自旋是电子的基本属性，使它们像微小的磁体一样工作，电荷也是如此
医生
曼彻斯特大学凝聚态物理讲师伊万·维拉·马润说:“石墨烯自旋电子学的不断进步，更广泛地说是二维异质结构的不断进步，已经导致了利用石墨烯以前无法单独获得的效应来有效地创造、传输和检测自旋信息
“随着在基础和技术方面的努力继续，我们相信弹道自旋输运将在二维异质结构中实现，即使在室温下也是如此
这种传输将使电子波函数的量子力学性质得到实际应用，将二维材料中的自旋带到未来的量子计算方法中
" 石墨烯和其他二维材料中的受控自旋输运在器件应用中变得越来越有前景
特别感兴趣的是定制异质结构，称为范德瓦尔斯异质结构，由严格控制顺序的二维材料叠层组成
这篇综述概述了石墨烯自旋电子学的这一发展领域，概述了实验和理论的艺术状态
数十亿个自旋电子器件，如传感器和存储器已经生产出来
每个硬盘都有一个使用自旋流的磁传感器，磁性随机存取存储器(MRAM)芯片变得越来越流行
在过去的十年里，石墨烯自旋电子学领域取得了令人兴奋的成果，发展到下一代研究，扩展到新的二维(二维)化合物
自2004年被隔离以来，石墨烯为其他二维材料打开了大门
然后，研究人员可以使用这些材料来创建称为异质结构的二维材料叠层
这些材料可以与石墨烯结合，创造出新的“设计材料”，产生原本仅限于科幻小说的应用
合著这篇论文的弗朗西斯科·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的方面
研究自旋携带电子运动的基本方面是凝聚态物理中最活跃的领域之一
" 在2004年拓扑绝缘体的概念提出之后，具有非平凡拓扑电子和磁性的新量子材料的识别和表征在世界范围内得到了广泛的研究
自旋电子学是这项研究的核心
由于其纯度、强度和简单性，二维材料是找到这些与量子物理、电子学和磁学相关的独特拓扑特征的最佳平台
" 总体而言，石墨烯和相关二维材料中的自旋电子学领域目前正朝着展示实用石墨烯自旋电子学器件的方向发展，例如用于空间通信、高速无线电链路、车载雷达和船间通信应用领域的耦合纳米振荡器
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