研究人员报道了二维黑磷的高度各向异性自旋输运性质，这是自旋电子学领域的一项重大成就。这项研究发布在《自然材料》杂志上，由Barbaros Özyilmaz教授和助理教授Ahmet Avsar领导，他们都隶属于新加坡国立大学物理系和材料科学与工程系。
由于当前的电子设备越来越接近摩尔定律的局限性，并且集成电路设计继续面临功耗挑战，因此有必要研究传统电子学之外的替代技术。自旋电子学就是这样一种可以解决这些问题并为低功耗器件开发提供希望的策略。
与典型的电子设备电荷运动不同，自旋电子学专注于管理称为“自旋”的基本电子特征的新型器件。自旋赋予电子类似于绕轴电荷的旋转特性，使它们像具有大小和方向的微型磁铁一样起作用。
电子自旋有两种可能的状态，称为自旋“向上”和自旋“向下”。顺时针和逆时针旋转可与此相媲美。
自旋电子学通过修改电子自旋来发挥作用，而传统的电气设备则在电路周围移动电荷。这很重要，因为与自旋运动相比，自旋运动本质上耗散的热量较少，在传统电路中移动电荷不可避免地会导致一些功率作为热量浪费。此功能可以使设备在较低的功率水平下运行。
自旋“通道”的特征，本质上是可能有助于移动自旋的导线，对于在原子薄极限下研究材料的研究人员特别感兴趣。
黑磷就是这样一种新发现的材料，因其有利的自旋电子学特性而引起人们的兴趣。由于黑磷特殊的褶皱晶体结构，其自旋的方向也会影响它们的行为。
科学家们创造了由黑磷制成的超薄旋转阀，夹在六边形氮化硼层之间。通过在装置的一端将自旋引入黑磷中，并在另一端调整自旋电流的方向，测量自旋信号以研究自旋输运各向异性。
在测量过程中施加垂直于黑磷层的强磁场，并将结果与使用温和磁场获得的结果进行比较。
研究人员发现，当施加高磁场时，自旋信号显着增加。强烈的磁场使自旋指向材料的平面之外，改变了它们与环境的相互作用方式，并将其寿命延长了六倍。这种现象是由褶皱的晶体结构引起的。
此外，利用后门，本研究揭示了超薄黑磷具有可电控制的毫秒自旋寿命。这种非凡的自旋各向异性与电变化的自旋传输相结合，允许开发新的器件，这些器件不仅由二元自旋状态驱动，而且还使用自旋各向异性来实现方向控制。
这确立了黑磷作为增强自旋操纵的独特平台的地位，这是自旋电子学领域的一项重大成就。
