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谷研試劑-科學(xué)家成功操控單原子中電子自旋方向

2013年12月26日 13:12:55人氣:153來源:上海谷研試劑有限公司

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關(guān) 鍵 詞科學(xué)家成功操控單原子中電子自旋方向
【資料簡介】

科學(xué)家成功操控單原子中電子自旋方向

 雖然許多科學(xué)家們認(rèn)為,在制造下一代更快、更小、更的計算機(jī)和高技術(shù)設(shè)備上,新興的電子自旋技術(shù)將勝過傳統(tǒng)電子技術(shù),但電子自旋對單原子的影響至今尚無從觀察。而推出的《自然—納米技術(shù)》(Nature Nanotechnology)網(wǎng)絡(luò)版上,美國俄亥俄大學(xué)和德國漢堡大學(xué)的科學(xué)家們展示了他們獲得的電子不同自旋狀態(tài)下的單個鈷原子圖像。
    為獲得這個圖像,研究人員使用一臺在其探針的涂覆有金屬鐵的特制隧道掃描顯微鏡,對一個金屬錳盤上的鈷原子進(jìn)行了操縱。借助這個特制探針,通過改變單個鈷原子在錳板表面的位置,使鈷原子中電子自旋的方向產(chǎn)生了變化。捕捉到的圖像顯示,當(dāng)原子中的電子自旋方向向上時,整個原子的形狀呈單突狀;若自旋方向向下,則整個原子形狀呈雙突狀,且兩者等高。
    這項(xiàng)研究表明,通過對單個金屬原子的操控,科學(xué)家具有了探測和操縱單原子中電子自旋方向的能力,這將極大地影響納米級磁存儲器、量子計算機(jī)和自旋電子器件的未來發(fā)展。研究小組主要成員之一、俄亥俄大學(xué)納米和量子研究所的物理和天文學(xué)副教授薩瓦·拉表示,電子的不同自旋方向可代表數(shù)據(jù)存儲的不同狀態(tài),目前計算機(jī)存儲器單元需要的原子數(shù)量成千上萬,未來也許用單個原子就能滿足需求,同時將計算機(jī)的能力提高數(shù)千倍。而且,與電子器件不同的是,基于電子自旋的器件不會產(chǎn)生熱量,從而達(dá)到更少的功率損耗。
    此次實(shí)驗(yàn)是在10開爾文低溫的超真空環(huán)境中完成的??茖W(xué)家表示,要想將電子自旋應(yīng)用于計算機(jī)存儲器中,必須能在室溫下探測到自旋現(xiàn)象。不過,文章的主要作者、漢堡大學(xué)的安德烈·庫柏茲卡認(rèn)為,這項(xiàng)新完成的研究為未來的應(yīng)用提供了途徑。在研究中,研究人員不僅使用了新技術(shù),還使用了一個帶有自旋的金屬錳板,這使得他們可對鈷原子的電子自旋進(jìn)行操縱。
    近代人類物質(zhì)文明大都可以歸結(jié)為兩個字——電子。以電荷為載體,我們先是鼓搗電流,爾后又折騰信息。電子的帶電特性已足足讓我們快活了200年,而電子的自旋特性或?qū)⒆虧櫸覀兾磥?00年。一個原子能干成千上萬個原子的活兒,薩瓦·拉描述的這種計算機(jī)如果說昨天還只是一種猜想,那么今天透過這張照片,我們則真切地看到了隧道盡頭的光亮。

上海谷研試劑有限公司作者

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