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自旋结构首次在二维材料中检测到

科技日报记者 刘霞。自旋

桑迪亚国家实验室综合纳米技术中心和奥地利因斯布鲁克大学的结构检测科学家在最新一期《自然物理》杂志上发表了一篇论文,称他们首次观察到了二维(2D)材料中的首次旋转结构。这一进展为电子在2D量子材料中的维材自旋特性的直接研究奠定了基础,预计将产生基于这些材料的料中计算和通信产品。


石墨烯自旋结构的自旋“魔角”艺术图。
图片来源:物理学家组织网。结构检测

电子旋转是首次赋予物质结构的基本行为,也是维材量子现象中最重要的部分。然而,料中测量电子旋转的自旋典型方法通常在2D材料中不起作用。因此,结构检测科学家从未真正探测到2D材料,首次也无法理论上研究2D材料中的维材旋转。

在最新的料中研究中,研究小组测量了2D材料,称为“魔角”扭转双层石墨烯。当两个超薄碳层堆叠并扭转成直角时,这种石墨烯基材料将新的双层结构“转化”为超导体,使电能在没有阻力的情况下流动。

物理学家通常使用核磁共振来测量电子旋转:使用微波辐射来刺激样本材料中的核磁特性,然后阅读辐射引起的不同特性来测量旋转。然而,2D材料面临的挑战是,微波刺激使电子产生的磁性特性太小,无法检测到。

研究小组没有直接检测电子的磁化强度,而是测量了由辐射引起的磁化强度变化引起的电子电阻的细微变化。这些电流的微小变化使研究人员能够检测电子是否吸收微波辐射产生的光子。通过这种方法,他们首次观察到自旋电子与微波辐射光子之间的直接相互作用。

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