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通过观察“魔角”石墨烯中的自旋结构，由布朗大学研究人员领导的一组科学家找到了解决二维电子领域长期存在的障碍的方法。
二十年来，物理学家一直在努力直接操纵二维材料(如石墨烯)中的电子自旋，这可以开启二维电子学的进步。电子自旋的标准测量技术通常在二维材料中失败，阻碍了技术进步。然而，据《自然物理学》报道，由布朗大学研究人员领导的团队找到了解决方案。该研究首次展示了在二维材料中旋转的电子与微波辐射光子之间的直接相互作用，建立了一种新的实验技术来研究二维量子材料中的电子自旋特性。该技术可为基于二维材料的计算和通信技术铺平道路。
二十年来，物理学家一直试图直接操纵石墨烯等二维材料中的电子自旋。这样做可能会在新兴的二维电子领域引发重大进展，二维电子领域是一个超快速、小型和灵活的电子设备基于量子力学进行计算的领域。
阻碍的是，科学家测量电子自旋的典型方法——一种赋予物理宇宙中一切事物结构的基本行为——通常不适用于二维材料。这使得完全理解这些材料并推动基于它们的技术进步变得异常困难。但由布朗大学研究人员领导的一组科学家认为，他们现在有办法解决这一长期存在的挑战。他们在 5 月 11 日发表在《自然物理学》杂志上的一项新研究中描述了他们的解决方案。
在这项研究中，该团队 - 还包括来自桑迪亚国家实验室综合纳米技术中心和因斯布鲁克大学的科学家 - 描述了他们认为是第一个显示二维材料中旋转的电子与进入的光子之间的直接相互作用的测量结果来自微波辐射。称为耦合，电子对微波光子的吸收建立了一种新的实验技术，用于直接研究电子如何在这些二维量子材料中旋转的特性 - 可以作为开发基于这些材料的计算和通信技术的基础，给研究人员。
“自旋结构是量子现象中最重要的部分，但我们从未真正在这些二维材料中对其进行过直接探测，”布朗大学物理学助理教授、该研究的资深作者 Jia Li 说。“在过去的二十年里，这一挑战使我们无法从理论上研究这些迷人材料的自旋。我们现在可以使用这种方法来研究我们以前无法研究的许多不同系统。”
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