岡山大學自然科學研究科研究生院橫谷直美教授的研究小組揭示,二氧化鉻在低溫下變成半金屬的特殊狀態。據說半金屬可用於一種稱為自旋電子學的技術。今天的計算機使用電流來運行,但它們存在產生額外熱量的問題。另一方面,自旋電子學作為一種不產生熱量的信息傳輸技術受到關注。它是一種利用物質中電子自旋的技術。

物質中的電子具有向上或向下自旋,但在許多物質中,向上和向下自旋成對並相互抵消。另一方面,有些物質有不同的自旋次數,其中一個自旋仍然存在。特別是將與導電有關的自由電子的自旋保持的狀態稱為半金屬。

到目前為止,我們已經知道低溫二氧化鉻具有顯著不同的自旋數,但沒有證據表明它是半金屬。為了確認這一點,有必要直接檢查物質中的自旋狀態。這是使用岡山大學製造的稱為體敏自旋分辨光電子能譜儀的設備完成的。這表明自旋數的差異是由於自由電子,即二氧化鉻是半金屬。我們還發現,當溫度升至室溫時,自旋減少。二氧化鉻只能在極低的溫度下變成半金屬,但這將是在室溫下實現自旋電子學的重要線索。

如果能夠實現自旋電子學並減少浪費的熱量產生,那麼作為整個人類的重要問題的能源問題將取得長足的進步。作為第一步,了解與新技術相關的物質的現象和特性是必不可少的。

資料來源:【岡山大學】世界上首次闡明氧化鉻的獨特電子結構

岡山大學

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