科学家赋予石墨烯“磁性金”的特性

作者: 发布时间:2018年06月12日 来源:团结报 【字体:

    由俄圣彼得堡国立大学和托木斯克国立大学科学家参加的国际研究团队对石墨烯进行了改性处理,赋予了其钴和金的特性——磁性和自旋轨道耦合,此项研究将有助于改善量子计算机。相关研究成果已发表在《纳米快报》(Nano Letters)杂志上。

   石墨烯是目前存在的所有材料中最轻、最坚固的材料,具有高导电性。当与钴和金相互作用时,石墨烯不仅保留了自身独特的特性,而且部分获得了上述金属的性质——磁性和自旋轨道耦合。科学家们合成了一种由严密有序的石墨烯、超薄金原子层、钴磁性基底组成的三层结构,并研究了这一结构的新特性。

 

   经典的电子自旋可以理解为电子绕自身轴旋转而产生的“磁性体”。同时,电子绕原子核旋转,产生循环电流和磁场。“磁性体”和磁场之间发生相互作用,即自旋轨道耦合。石墨烯自身的自旋轨道耦合可忽略不计,而黄金的自旋轨道耦合则非常强。黄金和石墨烯的相互作用使后者自旋轨道耦合增强。钴对石墨烯的磁化也是如此。

 

    磁性自旋轨道石墨烯可应用于量子计算机领域。现在量子计算的信息元素(量子位)主要是在冷原子或超导跃迁中制成的。速度仍然是量子计算机原型机面临的主要问题:由于与外部环境的交互作用,量子位来不及完成所需频次的操作并保存计算结果。基于新的“量子”材料,如磁性自旋轨道石墨烯,制出量子位可成为该问题的解决方案之一。