美國海軍研究實驗室的研究團隊將一層石墨烯置於鎳層和鐵層之間，製造出了首個能在室溫條件下實現自旋過濾的薄膜結點設備，該研究成果將有助於下一代磁隨機存儲器（MRAM）的研製，在MRAM中，自旋極化脈衝將控制磁位在0和1之間跳轉。
圖為自旋過濾原理示意圖
電子具有電荷和自旋兩個屬性，現今的微電子技術只利用了其電荷屬性，而在新興的自旋電子學中，電子自旋將取代電荷成為信息的載體。石墨烯在自旋電子學中具有不同尋常的歷史，起初，石墨烯並沒有被各種應用納入考慮範圍，因為當它被展平後，電子的旋轉並不受影響，方向仍然是隨機的。然而大量的研究項目改變了人們的這種想法，其結果表明，石墨烯在自旋電子學的應用中有著諸多潛在的可能。
自旋過濾是一種可以得到高度自旋極化的電荷載體現象。從本質上說，新的設備就像一種濾波器，只允許擁有某種自旋形態的電子通過，而阻止其他自旋形態的電子，從而確保了電子的上、下兩極彼此區別開，形成數字邏輯「0」和「1」。
在這種分層結構中，自旋過濾現象是石墨烯與晶體鎳膜的量子力學性質相互作用的結果。當鎳和石墨烯層對齊時，只有特定的自旋方向的電子能夠從一個材料轉移到其他材料。
該研究主要負責人、海軍研究實驗室材料科學與技術分部的Enrique Cobas博士說：「自旋過濾效應在很早以前就被理論預測過，並且被認為只存在於低溫環境的高阻抗結構中。新的研究成果表明，該效應也可以在室溫條件下、在非常低阻抗的設備組合中工作。」
在發表於美國化學學會《納米》期刊的論文中，科學家們進行了疊層石墨烯薄膜導電性及其與其他材料的相互作用的研究。為此，他們提出了在光滑的晶體鎳合金薄膜上直接生長多層石墨烯的方法。這一過程保留了鎳合金薄膜的磁特性，從而科學家們可以將薄膜變成結點陣列。
該項目研究成員、海軍研究實驗室材料科學與技術分部的Olaf vant Erve博士表示：「該研究還有提升的空間，理論證明，當很好的調節石墨烯層的數量之後，該效應的效果還可以提高一個數量級。然而，目前的模型不包括發生在鐵磁觸點內的自旋轉換。在考慮到這些影響後，我們已經接近在石墨烯層中百分之百自旋極化的理想情況，使我們能夠改變我們的設備的形狀和材料，以最大限度地發揮作用。」