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電場控制的反鐵磁自旋電子器件
;(b)器件的顯微照片和測量配置示意圖;(c)通過施加電流脈衝來控制橫向電阻;(d)器件的磁場與橫向電阻存在的關係。2、反鐵磁自旋電子器件的電場控制2.1、壓電應變控制近年來,鐵電氧化物通過形成鐵磁/鐵電或反鐵磁/鐵電複合異質結構而被廣泛用於控制磁序,並且已經成功地實現了有效的調製。鐵電氧化物是有效的絕緣材料,具有自發極化,可通過施加適當的電場來反轉。
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最新研究:開發基於反鐵磁體的自旋電子器件
在這種材料中,相鄰電子自旋呈相反方向排列,其磁化率因而接近於零。1932年由Louis Néel首次發現。例如,鉻、錳、輕鑭系元素等等,都具有反鐵磁性。反鐵磁性是一種磁性,其中在材料內自發地發生平行但相反的自旋。表現出反鐵磁性的材料反鐵磁體具有有利的特性,這使得它們特別有希望用於製造自旋電子器件。
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科學家成功控制不同自旋態電子
據11月13日出版的英國《自然》(Nature)雜誌報導,日本科學技術振興機構近日聲稱,國立信息學研究所的科學家成功地控制了不同自旋狀態的電子,其成果轉化為應用後,將極大促進量子計算機的產生。
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軌道電子學向前一步:自旋與軌道態的捆綁被打破
但最近由美國斯坦福材料與能源科學研究所(SIMES)研究員、SLAC國家加速器實驗室資深科學家Joshua Turner 領導的一個國際研究小組發表的一項研究表明,雷射脈衝可以顯著地改變某種材料中電子的自旋,而保持軌道不變。
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美科學家發現控制不同自旋方向電子的方法
這一發現將會極大助力於半導體自旋電子技術的發展,推動新型超高速計算機的產生。研究結果發表於最近一期《物理評論快報》上。 運算與數據存儲是半導體與磁性物質迄今為止最重要的應用之一,兩者構成了人們最為熟知的計算機。自旋電子可跨越半導體和磁性兩個領域,而對不同自旋方向的電子及其輸運性質的研究,會促進設計和開發新型電子器件,這正是自旋電子學科的主要任務。
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美國利用自旋電子學研發更有效、更高密度的數據存儲技術
該研究源於自旋電子學領域,這是一門綜合了凝聚態物質和量子物理學等理論的學科。自旋電子學實質上是那些基於電子電荷和自旋原理的電子電氣設備的簡稱。紐約大學的研究人員說:「自旋電子學研究的主要目標之一是控制材料中電子的自旋方向。而我們的研究展示了設定導電材料中電子自旋方向的一種全新的、根本性的機制。」
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基於智能電子自旋共振儀的信號測量與監控系統
摘要:在研究基於智能電子自旋共振儀的普通高校近代物理實驗上,設計了一種適合智能電子自旋共振儀的基於單片機和PC機的數據傳輸系統,並實現串口與嵌入式單片機數據透明傳輸的硬體連接和軟體編程
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科學家們打破了量子材料的自旋和軌道態之間的聯繫
在設計電子器件時,科學家們尋找操縱和控制電子的三個基本屬性的方法:電子的電荷;電子的自旋狀態,即產生磁力;以及電子在原子核周圍形成的模糊雲的形狀,也就是軌道的形狀。直到現在,電子自旋和軌道被認為是現代信息技術的基石,在一些材料中,電子自旋和軌道被認為是齊頭並進的;你無法在不改變其中一個的情況下迅速改變另外一個。
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電子自旋控制:懸浮納米金剛石是基礎研究的瑰寶
研究人員展示了當電子和雷射懸浮在真空管中,如何控制納米金剛石的「電子自旋」,這將會有助於發現在量子信息處理、傳感器等方面的應用,且有助於對量子力學的物理基礎研究。 電子可以被認為有兩個不同的自旋態,「向上」或「向下」,研究人員能夠檢測和控制電子自旋共振,或者實現其從一個狀態到另一個狀態的變化。
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自旋電子學新進展:生成並控制波長極短的自旋波!
由於量子隧道效應,電子不再受制於歐姆定律,穿越了原本無法穿越的勢壘。這樣就會引起集成電路的漏電現象,使電晶體變得不再可靠。此外,由於傳統電晶體是基於電子的電荷特性製造的,隨著晶片上集成的電晶體數量不斷增加,電荷帶來的發熱問題將更加嚴重,將影響到晶片的處理速度與性能,阻礙電子器件的進一步小型化。
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原子有不同自旋?已在傳輸實驗中,成果掌握對量子自旋的控制!
研究作者博士後Laura Corman、前博士生Martin Lebrat和Esslinger小組報告表明:已經在傳輸實驗中掌握了對量子自旋的控制。結果事故自旋態的簡併性被提升,這反過來又成為有效自旋過濾器的基礎:一個自旋取向的原子被排斥,而另一個取向的原子可以自由通過(見上圖)。重要的是,即使施加額外的光場導致原子損失,這些耗散過程也不會破壞電導的量子化。
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實現利用人造分子馬達,操縱電子自旋!
現在研究人員製造了一種電子自旋過濾裝置,它可以通過光輻照或熱處理來改變自旋極化方向。這一結果有利於納米分子開關運動所產生固態功能的發展。在自旋電子學中,由於輕元素的弱自旋軌道相互作用(SOI),使得有機材料具有較長的自旋弛豫時間和較長自旋擴散長度。因此有機材料作為一種「自旋輸運材料」近年來受到了廣泛的關注。
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基於自旋的量子計算的突破:物理學家實現可調諧的自旋波激發
結果,使用磁振子而不是電子來傳輸信息導致的熱損失要小得多。數據可以在自旋波的相位或幅度中進行編碼,並可以通過波幹擾或非線性效應進行處理。基於磁振子的簡單邏輯組件已經可以作為示例設備使用。但是,實施這項新技術的挑戰之一是需要控制某些自旋波參數。在許多方面,光學激發磁振子比其他方式更方便,這是最近發表在《納米快報》上的論文之一。
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控制電子自旋可提高有機太陽能電池的效率
據美國每日科學網站近日報導,英美科學家攜手進行的研究發現,讓有機太陽能電池內的電子採用特定的方式「自旋」,有望大幅提高有機太陽能電池的光電轉化效率,該最新技術還可用於研製性能更高的有機發光二極體。
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光與真空相互作用會徹底轉化為電子?完全可以!
我們生活中常見的固體、液體、氣體這三類物質,都是可以具有各種不同速度的,甚至可以完全「靜止」下來。但是有一樣特立獨行的存在形式——光(電磁輻射),它們永遠不會停止自己的運動,並且在真空中保持著不變的速度(299792458米/秒),任何其它物質的運動速度都不可能超過它。
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原子有不同自旋?已在傳輸實驗中,成果掌握對量子自旋的控制
研究作者博士後Laura Corman、前博士生Martin Lebrat和Esslinger小組報告表明:已經在傳輸實驗中掌握了對量子自旋的控制。結果事故自旋態的簡併性被提升,這反過來又成為有效自旋過濾器的基礎:一個自旋取向的原子被排斥,而另一個取向的原子可以自由通過(見上圖)。重要的是,即使施加額外的光場導致原子損失,這些耗散過程也不會破壞電導的量子化。
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超快自旋電子學,誘人的前景!
例如處理器的時鐘速度在過去20年裡沒有超過幾吉赫茲,或幾次每秒的運算,這是由於矽的電阻造成的限制,這導致全球日益迫切地尋找半導體電子產品的更優替代品。自旋電子學是最主要的候選者之一,它基於通過電子自旋攜帶信息的思想。利用自旋電流傳遞信息是一個令人興奮的前景,因為它比普通電流的能量消耗要低,但是還有許多實際困難需要克服。
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控制電磁特性的新方式可以實現自旋電子計算
杜克大學的材料科學家展示了第一個明確的例子,即材料轉變成磁體可以控制其晶體結構的不穩定性,從而導致其從導體變為絕緣體。如果研究人員能夠學習控制六邊形硫化鐵中識別出的物理特性之間的這種獨特聯繫,那麼它就可以實現自旋電子計算等新技術。
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新型自旋電子器件:可模仿人腦神經元與突觸!
導讀據日本東北大學官網近日報導,該校研究人員開發出新型自旋電子器件。這些自旋電子器件有望應用於未來高能效、自適應的計算系統,因為它們表現得像人腦中的神經元與突觸一樣。通過憶阻器陣列模仿神經元和突觸的工作方式(圖片來源:功能材料自旋電子學研究小組,格羅寧根大學)在計算中,實現人腦處理信息的方式有許多途徑。脈衝神經網絡是一種實現方法,它近似模仿人腦的架構以及瞬時信息處理。
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自旋電子學
巨磁阻效應(GMR)的發現及應用讓電子工程師們認識了自旋,使他們恍然大悟:原來自旋是如此的有用啊!事實上,儘管電子學的發展和應用已有一百多年的歷史,但電路和電子器件中所利用和研究的基本上只是電流,也就是電荷的流動,與自旋完全無關。幾十年來,電子學固然功勞巨大,但人類的追求永遠沒有止境,手機的體積小了還想再小,計算速度快了還要更快。