(从左至右)高丽大学新材料工程部金英根教授(通讯作者)、高丽大学硕博连读生郑恩珍(第一作者)、高丽大学博士后研究员田裕相(第一作者)、首尔大学材料工程部南基泰教授(通讯作者)
高丽大学(校长金东元)新材料工程部金英根教授研究团队与首尔大学南基泰教授研究团队合作,在全球首次实现了无需外部磁场或超低温装置即可控制电子自旋方向的磁性纳米螺旋结构,并利用该结构开发出选择性操控自旋传输的技术。
*自旋(spin):电子固有的磁性属性,在量子力学中具有"向上"和"向下"两种状态
*螺旋(helix):如螺壳或弹簧般向单一方向扭转的形态
本研究成果于9月5日发表在具有全球权威性的国际学术期刊《Science》在线版。
*论文题目:通过手性铁磁纳米螺旋的自旋选择性传输
*DOI:10.1126/science.adx5963
*URL:https://www.science.org/doi/10.1126/science.adx5963
手性物质具有对光或磁场产生不对称反应的独特性质。特别是在自旋电子学领域,因其能根据手性特征选择性筛选电子自旋方向(向上或向下)而备受关注。虽然该特性在下一代存储器、半导体器件领域应用前景广阔,但现有有机手性材料存在结构稳定性低、导电性差等局限,难以实际应用于产业。
*手性(chiral):如左右手般相互对称却无法重叠的结构
为突破这一局限,研究团队通过精密调控金属结晶化过程,成功制备出"手性磁性纳米螺旋结构"。在此过程中,通过添加微量特殊分子,实现了对螺旋扭转方向的定向控制。
制备的螺旋结构展现出仅允许特定方向自旋通过而阻断反向自旋的特性。这证明仅依靠结构本身的旋转性即可实现自旋筛选与传输。研究团队还发现,基于磁性材料特性,被筛选的自旋即使在室温下也能长距离传输,并利用纳米螺旋自发产生电压的特性,提出了一种可量化结构对称性质的新方法。
高丽大学金英根教授表示:"磁性材料本身具有排列电子自旋的能力,与手性结构结合后可实现自旋流控制。此次成果将成为理解手性自旋电子学原理的重要转折点。"
本研究由科学技术信息通信部国家半导体研究室支援核心技术开发项目与基础研究项目(中坚研究)支持。
——高丽大学青岛国际科教园预科基地