巴塞尔大学 在二维二硫化钼层中，电子-电子相互作用(蓝色的线)迫使电子的自旋(紫色的球)对齐
学分:巴塞尔大学物理系 巴塞尔大学的物理学家已经证明了二维材料中自由电子的自旋排列
他们在最新一期的《自然纳米技术》中描述了他们对自发自旋极化的观察，根据20世纪60年代的一个著名定理，这种现象在理想的二维材料中是不可能发生的
二维材料是众多研究的主题
因为它们只有几个原子层厚，所以它们具有不同于三维等效物的物理性质
石墨烯是一种排列成蜂窝状的单层碳原子，由于其显著的电子特性，有望提供全新的应用，是这一组创新材料中最著名的例子
巴塞尔大学物理系和瑞士纳米科学研究所的理查德·沃伯顿教授领导了一个研究二维材料的小组，这些材料也适用于光学应用
一个特别有前途的候选材料是单层二硫化钼(MoS2)，因为这种材料有带隙——不像石墨烯——因此当受到激发时可以发光
都在同一个方向 现在，在对二维二硫化钼层的最新分析中，博士生乔纳斯·罗奇和纳丁·莱斯刚有了一个非常惊人的发现
他们用自由电子填充二硫化钼层，然后将其暴露在弱磁场中
这导致所有自由电子的固有角动量(自旋)指向同一个方向，而自旋可以通过反转磁场“转换”到另一个方向
这种被称为“自发自旋极化”的现象完全出乎意料，因为20世纪60年代的一个定理排除了理想二维材料中的自发自旋极化
“自旋极化从何而来？电子相互作用，二硫化钼也表现出非常弱的自旋轨道耦合
乔纳斯·罗奇解释说:“这两个因素大概对系统有很大的影响。”
1966年定理的公式假定没有自旋轨道相互作用
理查德·沃伯顿说:“研究结果显示了实验物理是多么令人兴奋，以及我们是如何不断学习关于二维材料的新事物的。”
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