Adi Gal-Greenwood, Mançester Universiteti tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Maqnit yaxınlığı vasitəsilə qrafen spininin filtrlənməsi. Kredit: Mançester Universiteti

Milli Qrafen İnstitutunun tədqiqatçıları Sinqapur Milli Universiteti ilə əməkdaşlıqda göstəriblər ki, qrafendəki elektronların maqnit davranışı elektrik enerjisi istifadə edilərək dəqiq idarə oluna bilər və diqqətlə hazırlanmış qrafen sistemində qeyri-adi dərəcədə böyük spin siqnalları aşkar edilə bilər.

“Nature Communications” jurnalında dərc olunmuş tədqiqat , qrafenin maqnit materialına yaxın yerləşdirilməsinin qrafenin özünü daimi olaraq dəyişdirmədən elektronların fırlanmasına necə təsir edə biləcəyini nümayiş etdirir. Bu maqnit yaxınlıq effektini qrafen super qəfəsləri ilə birləşdirərək və çox aşağı yük sıxlığında işlədərək tədqiqatçılar spinlərin materialdan necə keçdiyini güclü şəkildə tənzimləyə bildilər.

Mançester Universitetindən Dr. Daniel Burrow bildirib ki, “Bu iş göstərir ki, qrafenlə yaxınlıqdakı maqnit materialları birləşdirərək, yalnız elektrik siqnallarından istifadə edərək elektron spini üzərində yüksək səviyyədə nəzarət əldə edə bilərik. Sadə dillə desək, elektronların elektrik yükündən daha çox spini istifadə edərək qrafendən məlumat ötürməyi öyrənirik.”

Elektron spini kiçik bir maqnit kompas iynəsi kimi hərəkət edə bilən kvant xüsusiyyətidir. Ənənəvi elektronika yükün hərəkətindən asılı olsa da, spin əsaslı yanaşmalar bu maqnit sərbəstlik dərəcəsindən informasiyanı emal etmək və daşımaq üçün istifadə etməyi hədəfləyir və potensial olaraq enerji itkilərini azaldır.

Yaxınlıq spin axınını necə dəyişir

Tədqiqatda komanda kobalt kontaktlarından istifadə edərək qrafendə yaxınlıq vasitəsilə maqnetizmi induksiya etdi, yəni qrafenin özü maqnitləşməz. Daha sonra onlar təmiz spin cərəyanlarını yeridib aşkar etdilər ki, bu da onlara spin daşınmasının müxtəlif elektron rejimlərdə necə dəyişdiyini araşdırmağa imkan verdi.

Qrafenin çox az sayda mobil yük daşıyıcısının olduğu yük neytrallığı nöqtəsinin yaxınlığında tədqiqatçılar spin siqnalının açıq şəkildə tərsinə çevrildiyini müşahidə etdilər. Bu davranış, maqnit yaxınlıq effektinin qrafendə spin-asılı enerji parçalanması yaratdığını və bu da spinlərin materialdan necə keçdiyini idarə etdiyini göstərir.

Əhəmiyyətli olan odur ki, eyni təsir qrafen altıbucaqlı bor nitridi ilə dəqiq şəkildə uyğunlaşdırıldıqda ortaya çıxan əlavə neytral nöqtələrdə də müşahidə edilmişdir. Bu sözdə super qəfəs xüsusiyyətləri yaxınlıqla induksiya edilən spin nəzarətinin yalnız qrafenin orijinal elektron zolaqlarına deyil, həm də super qəfəs quruluşu ilə yenidən qurulmuş zolaqlara da aid olduğunu göstərir.

“Ölçmələrimiz göstərir ki, eyni əsas mexanizm bütün bu rejimlərdə spin daşınmasını idarə edir”, – deyə Burrow bildirib. “Bu, bizə tək bir cihaz parametrinə xas olan bir şeydən daha çox güclü fiziki təsir gördüyümüzü göstərir.”

İkiqatlı superqəfəslərdə ən böyük siqnallar

Ən güclü siqnallar elektron strukturda enerji boşluğunu açmaq üçün hazırlanmış ikiqatlı qrafen super qəfəsli cihazda müşahidə edilmişdir. Bu spesifik sistemdə tədqiqatçılar 50%-ə yaxınlaşan spin polyarizasiyalarını və 300 ohm-dan çox qeyri-lokal spin müqavimətlərini ölçmüşlər. Bu dəyərlər eyni eksperimental platformada yük neytrallığından uzaqda ölçülən dəyərlərdən təxminən iki dəfə böyükdür.

Tədqiqat göstərir ki, aşağı daşıyıcı sıxlığı, maqnit yaxınlıq effektləri və mühəndislik zolağı strukturu ilə birlikdə, spin filtrasiyasını və aşkarlanmasını əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilər. İş fizikanı nümayiş etdirməyə yönəlsə də, müəlliflər qeyd edirlər ki, aşağı gücdə spinin elektriklə idarə olunması gələcək spin əsaslı elektron texnologiyalar üçün aktual ola bilər.

Tədqiqatın həmmüəllifi Dr. Jesus Toscano Figueroa bildirib ki, “Bu tədqiqat göstərir ki, spin siqnallarının həm böyük, həm də elektrik baxımından tənzimlənə biləcəyi qrafen sistemlərini yarada bilərik. Bu, ikiölçülü materiallarda spin nəqlini araşdırmaq üçün yeni yollar açır və bizi bu effektlərin praktik cihazlarda istifadəsinə daha da yaxınlaşdırır.”

Nəşr detalları

Yijie Lin və digərləri, Qrafen superqəfəslərində Spin maqnit yaxınlıq effekti, Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-71915-w

Jurnal məlumatları: Nature Communications 

Əsas anlayışlar

Elektron quruluş2 ölçülü sistemlərElektron qütblü sistemlərMaqnit sistemləri

Mançester Universiteti tərəfindən təmin edilir Bu hekayənin arxasında kim dayanır?

Lisa Lock

İncəsənət tarixi bakalavr, maddi mədəniyyət magistri. Keçmiş muzey redaktoru, paramedik və transplantasiya koordinatoru. 2021-ci ildən Science X üçün redaktorluq edir. Tam profil →

Robert Egan

Riyazi biologiya üzrə bakalavr, yaradıcı yazı üzrə magistr dərəcəsi. Elm və dilə dair unikal perspektivləri olan səyahətlər. Tam profil →

Daha ətraflı araşdırın

Komanda elektron fırlanmasını qrafendə ballistik şəkildə idarə edir