Ett team av forskare baserade i Manchester, Nederländerna, Singapore, Spanien, Schweiz och USA har publicerat en ny recension om ett område för utveckling av datorenheter som kallas spintronics, som kunde se grafen användas som byggsten för nästa generations elektronik.

De senaste teoretiska och experimentella framstegen och fenomen inom studier av elektronisk spinntransport i grafen och relaterade tvådimensionella (2-D) material har framstått som ett fascinerande forsknings- och utvecklingsområde.

Spintronics är kombinationen av elektronik och magnetism, på nanoskala och kan leda till nästa generations höghastighetselektronik. Spintronic -enheter är ett livskraftigt alternativ för nanoelektronik bortom Moores lag, erbjuder högre energieffektivitet och lägre spridning jämfört med konventionell elektronik, som är beroende av laddningsströmmar. I princip kan vi ha telefoner och surfplattor som fungerar med spinnbaserade transistorer och minnen.

Som publicerat idag i APS Journal Granskning av Modern Physics , granskningen fokuserar på de nya perspektiven som heterostrukturer ger och deras framväxande fenomen, inklusive närhetsaktiverade spin-orbit-effekter, kopplingsspinn till ljus, elektrisk avstämning och 2-D magnetism.

Den genomsnittliga personen stöter redan på spintronics i bärbara datorer och datorer, som redan använder spintronics i form av magnetiska sensorer i hårddiskens läshuvuden. Dessa sensorer används också inom bilindustrin.

Spintronics är ett nytt tillvägagångssätt för att utveckla elektronik där både minnesenheter (RAM) och logiska enheter (transistorer) implementeras med hjälp av 'spin', som är grundegenskapen hos elektroner som får dem att bete sig som små magneter, liksom den elektroniska avgiften.

Dr Ivan Vera Marun, Föreläsare i kondenserad materiefysik vid University of Manchester sa:"Den kontinuerliga utvecklingen inom grafenspintronik, och mer allmänt i 2-D heterostrukturer, har resulterat i ett effektivt skapande, transport, och detektering av spinninformation med effekter som tidigare inte var tillgängliga för grafen ensam.

"När ansträngningarna för både de grundläggande och tekniska aspekterna fortsätter, vi tror att ballistisk spinntransport kommer att realiseras i 2-D heterostrukturer, även vid rumstemperatur. Sådan transport skulle möjliggöra praktisk användning av de kvantmekaniska egenskaperna hos elektronvågsfunktioner, att få snurr i 2-D-material till tjänsten för framtida kvantberäkningsmetoder. "

Kontrollerad spinntransport i grafen och andra tvådimensionella material har blivit allt mer lovande för applikationer i enheter. Av särskilt intresse är skräddarsydda heterostrukturer, känd som van der Waals heterostrukturer, som består av staplar av tvådimensionella material i en exakt kontrollerad ordning. Denna översikt ger en överblick över detta utvecklande område inom grafenspintronik och beskriver det experimentella och teoretiska teknikens ståndpunkt.

Miljarder spintronics -enheter som sensorer och minnen produceras redan. Varje hårddisk har en magnetisk sensor som använder ett flöde av snurr, och magnetiskt magnetiskt slumpmässigt åtkomstminne (MRAM) blir allt populärare.

Under det senaste decenniet har spännande resultat har gjorts inom området grafen spintronics, utvecklas till en nästa generations studier som sträcker sig till nya tvådimensionella (2-D) föreningar.

Sedan dess isolering 2004, grafen har öppnat dörren för andra 2-D-material. Forskare kan sedan använda dessa material för att skapa staplar av 2-D-material som kallas heterostrukturer. Dessa kan kombineras med grafen för att skapa nya "designermaterial" för att producera applikationer som ursprungligen var begränsade till science fiction.

Professor Francisco Guinea som var medförfattare till tidningen sa:"Spintronics område, egenskaperna och manipulationen av snurr i material har visat ett antal nya aspekter i beteendet hos fasta ämnen. Studiet av grundläggande aspekter av rörelsen hos spinnbärande elektroner är ett av de mest aktiva fälten i fysiken för kondenserad materia. "

Identifiering och karakterisering av nya kvantmaterial med icke-triviala topologiska elektroniska och magnetiska egenskaper studeras intensivt över hela världen, efter formuleringen, 2004 av begreppet topologiska isolatorer. Spintronics ligger i kärnan i denna sökning. På grund av deras renhet, styrka, och enkelhet, tvådimensionella material är den bästa plattformen för att hitta dessa unika topologiska egenskaper som relaterar kvantfysik, elektronik, och magnetism. "

Övergripande, området spintronik i grafen och relaterade 2-D-material går för närvarande mot demonstration av praktiska grafenspintroniska enheter, såsom kopplade nano-oscillatorer för applikationer inom rymdkommunikation, höghastighetsradiolänkar, fordonsradar och interchip -kommunikationsapplikationer.