具有磁性的新量子材料的發(fā)現(xiàn)可以為超快速和更節(jié)能的計(jì)算機(jī)和移動(dòng)設(shè)備鋪平道路。到目前為止，這些類型的材料已被證明只能在極冷的溫度下工作?，F(xiàn)在，瑞典查爾姆斯理工大學(xué)的一個(gè)研究小組是第一個(gè)使由二維磁性量子材料制成的設(shè)備在室溫下工作的人。

當(dāng)今的 IT 快速擴(kuò)展產(chǎn)生了大量需要存儲(chǔ)、處理和通信的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。隨之而來的是不斷增長的能源需求——預(yù)計(jì)到 30 年將消耗全球能源消耗總量的 2050% 以上。為了解決這個(gè)問題，研究界已經(jīng)進(jìn)入了材料科學(xué)的新范式。二維量子材料的研究和開發(fā)，形成片狀，只有幾個(gè)原子厚，為計(jì)算機(jī)和手機(jī)中可持續(xù)，更快，更節(jié)能的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理打開了新的大門。

在實(shí)驗(yàn)室中分離出的第一個(gè)原子薄材料是石墨烯，一種單原子厚的石墨平面，導(dǎo)致了2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。而在2017年，首次發(fā)現(xiàn)了具有磁性的二維材料。磁鐵在我們的日常生活中發(fā)揮著重要作用，從汽車和家用電器中的傳感器到計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和內(nèi)存技術(shù)，這一發(fā)現(xiàn)為各種技術(shù)設(shè)備開辟了新的、更可持續(xù)的解決方案。

“二維磁性材料更具可持續(xù)性，因?yàn)樗鼈冊颖?，并提供?dú)特的磁性，使其在開發(fā)新的節(jié)能和超快速傳感器應(yīng)用以及先進(jìn)的磁存儲(chǔ)器和計(jì)算概念方面具有吸引力。這使他們成為一系列不同技術(shù)的有希望的候選者，“查爾姆斯理工大學(xué)量子器件物理學(xué)教授Saroj Dash說。

首次在室溫下演示基于2D磁鐵的設(shè)備

到目前為止，研究人員只能在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中的極低溫度下展示二維磁鐵，即所謂的低溫，從而抑制了它們在社會(huì)中的更廣泛使用。但是現(xiàn)在，查爾姆斯理工大學(xué)的一組研究人員已經(jīng)能夠在室溫下首次展示一種新的基于二維磁性材料的裝置。他們使用鐵基合金(Fe5格特2)與石墨烯，可用作自旋極化電子的源和檢測器?，F(xiàn)在人們相信，這一突破將在多個(gè)行業(yè)以及我們的日常生活中實(shí)現(xiàn)一系列技術(shù)應(yīng)用。

“這些2D磁鐵可用于在計(jì)算機(jī)中開發(fā)超緊湊，更快，更節(jié)能的存儲(chǔ)設(shè)備。它們還可用于開發(fā)用于廣泛應(yīng)用的高靈敏度磁傳感器，包括生物醫(yī)學(xué)和環(huán)境監(jiān)測，導(dǎo)航和通信，“量子器件物理學(xué)博士后，發(fā)表在Advanced Materials上的該研究的第一作者Bing Zhao解釋說。

傳統(tǒng)的電子邏輯器件以非磁性半導(dǎo)體為基礎(chǔ)，利用電荷流來實(shí)現(xiàn)信息處理和通信。另一方面，自旋電子學(xué)器件利用電子的自旋來產(chǎn)生和控制電荷電流，并相互轉(zhuǎn)換電信號和磁信號。通過將處理、存儲(chǔ)、傳感和邏輯結(jié)合在一個(gè)集成平臺(tái)中，自旋電子學(xué)可以補(bǔ)充并在某些情況下優(yōu)于基于半導(dǎo)體的電子產(chǎn)品，在擴(kuò)展、功耗和數(shù)據(jù)處理速度方面具有優(yōu)勢。