石墨烯和二维材料可能能够超越“摩尔定律”引领电子学进化 一队来自曼彻斯特、荷兰、新加坡、西班牙、瑞士和美国的研究人员发表了一篇新的综述，涉及计算设备领域中被称为自旋电子学的发展，该领域可能将石墨烯作为下一代电子设备的构建基块。最近的理论和实验进展以及研究 graphene 和相关的二维（2D）材料中电子自旋输运的现象已经成为一个令人着迷的研究和发展领域。自旋电子学是在纳米尺度上电子学和磁学的结合，可以使电子的发展速度超过摩尔定律，摩尔定律观察到计算处理能力每两年大约翻倍，而价格减半。自旋电子学设备可能提供更高的能效和更低的耗散，与依赖电荷电流的传统电子设备相比。原则上，我们可以用基于自旋的晶体管和存储器来运行手机和平板电脑，大大提高速度和存储容量。自2004年以来，石墨烯的独立开发为其他2D材料打开了大门。研究人员随后可以使用这些材料来创建称为异质结构的2D材料堆叠。这些可以与石墨烯结合，创造新的“设计材料”来生产最初仅限于科幻的应用程序。根据《APS期刊物理学现代评论》的报道，该综述聚焦于异质结构提供的新视角及其新出现的现象，包括近场启用的自旋轨道效应、自旋与光的耦合、电调谐性和2D磁性。普通人在笔记本电脑和个人电脑中已经碰到自旋电子学，这些设备已经使用自旋电子学，以磁传感器的形式在硬盘驱动器的读取头中使用。这些传感器也被汽车行业所使用。曼彻斯特大学凝聚态物理学讲师伊万·维拉·马龙博士表示：“石墨烯自旋电子学的持续进展，以及更广泛地说，二维异质结构的进展，使人们能够利用以前无法接近的效应高效地创造、传输和检测自旋信息。 “随着对基础和技术方面的努力持续进行，我们相信在二维异质结构中会实现自旋输运，即使在常温下也是如此。这种传输将使电子波函数的量子力学特性的实际使用成为可能，将2D材料中的自旋引入未来的量子计算方法的应用。”在石墨烯和其他二维材料中控制自旋传输对于设备应用变得越来越有希望。定制的异质结构特别引人关注，称为范德瓦尔斯异质结构，由经过精确控制顺序堆叠在一起的二维材料组成。亿万自旋电子学设备，如传感器和存储器，已经被生产。每个硬盘驱动器都有一个使用自旋流的磁传感器，而磁随机存储器（MRAM）芯片越来越受欢迎。撰写该文章的共同作者之一，弗朗西斯科·凯尼教授说：“自旋电子学领域揭示了固体行为的许多新方面。自旋携带电子运动的基本方面研究已成为凝聚态物理学中最活跃的领域之一。在2004年提出拓扑绝缘体概念后，世界范围内正在密集研究具有非平凡拓扑电子和磁性特性的新型量子材料的鉴定和表征。自旋电子学是这项工作的核心。由于它们的纯度、强度和简洁性，二维材料是发现这些涉及量子物理、电子学和磁学的独特拓扑特性的最佳平台。”总的来说，在石墨烯和相关的二维材料中的自旋电子学领域目前正朝着展示实际石墨烯自旋电子学器件的方向前进，例如用于太空通信、高速射频链路、车载雷达和芯片间通信应用的耦合纳米振荡器。 Manchester大学的先进材料是研究焦点之一——这些杰出的发现、跨学科合作和跨部门合作正致力于解决地球面临的一些最重大的问题。
