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计算机芯片数据储量有望翻倍!美科学家发现石墨烯罕见电子态

时间:2023-10-21 17:59:08 点击:198 次

  人们最喜欢的神奇材料——石墨烯,似乎总给人们带来了无穷无尽的惊喜。近期,麻省理工学院(MIT)的物理学家们又发现了另一种全新的电子状态,隐藏在这种小得离谱的材料中,他们将其称为“铁谷性”。

  石墨烯本质上只是一层超薄的普通石墨——薄到只有一个原子那么厚。但它具有超强超导性和柔韧性,有望彻底改变电子产品、服装、甚至航空航天工程等相当多领域。

  近期,麻省理工学院的物理学家在石墨烯中发现了另一个令人惊讶的特性:当以菱形图案堆叠成五层时,石墨烯呈现出非常罕见的“多铁性”状态,并表现出非常规磁性和奇特的电子行为。有鉴于此,该团队创造了“铁谷性”。

  麻省理工学院的物理学家Long Ju说:“石墨烯是一种迷人的材料。你添加的每一层基本上都是一种新材料。现在这是我们第一次在五层石墨烯中看到铁谷性和非常规磁性。但我们在一层、两层、三层或四层中看不到这种特性。”

  铁质材料在其电、磁或结构特性上表现出某种协调的行为——例如,像磁铁一样,它的电子都自旋并指向同一个方向,而不受外部磁场的引导。在其他材料中,电子可能会排列成微小的漩涡。要成为多铁性材料,同一材料必须表现出多种类型的协调行为。

  重要的是,这创造了一个电子被减慢的环境,铁磁性排列开始发生。在最新研究中,科学家们通过对自然形成的五层石墨烯薄片的仔细分析,研究人员确实看到了多铁性行为。

  首先,有一种非常规的磁性,电子协调它们的轨道运动(而不是像标准磁铁那样自旋或旋转)。其次,电子表现出倾向于在一个特定的电子“谷”(或低能态)中定居,而在标准石墨烯中,它们没有表现出任何偏好。

  研究人员表示,这一发现最终可以有效地将芯片的数据存储容量提高一倍,帮助工程师为经典和量子计算机设计超低功耗、高容量的数据存储设备。最新研究成果已于近期发表在了《自然》杂志上。

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  “在一种材料中具有多铁性特性意味着,如果它可以节省写入磁性硬盘驱动器的能源和时间,那么与传统设备相比,您还可以存储两倍的信息量,”Ju说。

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