根據(jù)美國麻省理工學(xué)院(MIT)發(fā)布的最新研究進展顯示，由于石墨烯具有選擇性自旋的特性，在某些極端情況下可在邊緣形成量子電路，從而可望開啟量子運算等新應(yīng)用領(lǐng)域。

研究人員表示，二維碳材料能以這種新方式加以利用，有助于進一步發(fā)現(xiàn)意外的特性與使用案例。根據(jù)這份在《自然》(Nature)雜志發(fā)表的研究顯示，石墨烯在某些極端情況下還會提供一些額外的優(yōu)點，例如量子運算等新應(yīng)用。

這最終有可能實現(xiàn)量子電腦的制造，根據(jù)其中一位研究人員表示，不過由于它必須具備極端條件，使其必須要由一款高度專業(yè)化的機器來制造，因此將優(yōu)先用于像國家實驗室等級的運算任務(wù)中。

在這項研究中，石墨烯被置于一個極端強大的磁場下，以非常低的溫度和電子的自旋方向來決定石墨烯如何過濾這些電子——這是一項傳統(tǒng)電子系統(tǒng)無法執(zhí)行的任務(wù)。

研究人員們發(fā)現(xiàn)，如果在石墨烯上施加一個強大的磁場，當(dāng)電子圍繞導(dǎo)電邊緣以順時針或逆時針移動時，石墨烯也隨發(fā)生變化。在正常情況下，電流只會沿著石墨烯的邊緣流動，而主體部分保持絕緣。電流以一個方向移動的現(xiàn)象即量子霍爾效應(yīng)。

石墨烯可被用于各種不同的目的。然而，研究人員發(fā)現(xiàn)，透過改變磁場，就能開啟或關(guān)斷邊緣狀態(tài)，這意味著原則上可以從物質(zhì)中制造出電路和電晶體。這是透過傳統(tǒng)絕緣體無法完成的。更重要的是，這種自旋選擇性避免電子移動的崩解，即使邊緣存在臟污，電子沿著邊緣傳輸時也幾乎沒有瑕疵。

該論文由Pablo Jarillo-Herrero與Ray Ashoori教授、博士后研究生Andrea Young與Ben Hunt、研究生Javier Sanchez-Yamaguchi以及其他幾個人共同發(fā)表，并得到美國能源部(DoE) 、Gordon and Betty Moore基金會、美國國家科學(xué)基金會(NSF)的資金贊助，以及使用佛羅里達州的美國國家強磁場實驗室設(shè)施等支持。

據(jù)MIT研究人員表示，盡管過去已經(jīng)對石墨烯薄片的行為加以預(yù)測，但卻從來沒有真的實際進行。選擇性自旋的行為也是至今第一次能夠在石墨烯單層上表現(xiàn)出來，同時也象征第一注注意到在兩種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變。

根據(jù)研究人員表示，這項研究標(biāo)示著一個邁向拓墣絕緣體研究的新方向，他們并不知道未來的更多研究將通往何處，但強調(diào)這些發(fā)展為建構(gòu)新電子設(shè)備開啟了更多可能性。更重要的是，他們相信，這項工作可能經(jīng)由各種交互作用使拓墣絕緣與石墨烯實體連結(jié)起來。