中国科学家研制首个电控二维磁振子阀

由北京大学物理学院和北京量子信息科学研究所研究员陈建豪和中国科学院院士谢新成领导的团队，实现了世界上第一个基于扩散自旋波量子(磁控管)的电控开关。研究结果发表在11月1日的《自然通讯》(Nature Communications)网络版上。

最近发现的范德华磁体是一种低维自旋有序系统。该系统由于具有良好的可调谐性和功能化特性，在二维超薄极限下仍能具有磁序列，因此受到了广泛的关注。二维磁体自旋波量子(磁控管)作为一种低功耗信息载体，在未来量子增强信息技术领域具有重要的应用潜力。

磁子在信息领域应用的第一个门槛是准备磁子的“开”和“关”状态。由于磁控管的波动较大，磁控管信号的注入和检测相对容易，但如何通过栅电极在非特征频率下完全关闭磁控管信号是一个国际难题。以前人们通过磁场的变化来实现磁控管信号的切换，但是磁场的特性很难定位，这使得这种磁控磁控管阀的大规模集成成为不可能。因此，实现全开关、易于小型化和集成化的电控磁阀一直是科学家们追求的目标。

陈建豪团队长期研究低维量子器件物理、材料及合作者在低维高迁移率材料、低维拓扑材料及低维磁场等方面进行了一系列重要的研究工作，如发现原位氢化石墨烯可控自旋轨道耦合和铁磁反铁磁耦合相变、半金属对称破缺拓扑结构和非线性光学效应等。

最近，陈建豪团队发现低维磁体的输运过程具有高度可调性。随后，陈建豪团队与复旦大学谢新成、肖江教授合作，建立了二维磁振子模型，并对其高度非线性输运过程进行了量化。陈建浩团队利用这种非线性特性，研制了一种基于范德华反铁磁绝缘体MnPS3(锰磷硫)的磁振阀，实现了二次谐波磁振信号的完全可逆电调节。并首次演示了扩散式磁振子逻辑无门。

在这项研究中，该团队还预测了大量的范德华铁磁性和反铁磁性材料，如cr3(碘化铬)、CrBr3(溴化铬)、FePS3(磷硫铁)和CrPS4(磷硫铬)，将表现出与MnPS3类似的磁阀调节效果。这一成果作为低维自旋电子学领域的突破，将对材料科学、纳米电子学和物理学等领域产生重大影响。

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