摘要 美國俄亥俄州立大學(xué)最近研究出一種電導(dǎo)體用金剛石線纜,為傳統(tǒng)的金屬電纜家族又新增一員。研究者發(fā)現(xiàn)由人造金剛石制造而成的線纜在電子自旋磁效應(yīng)傳輸方面性能出色,更具優(yōu)勢。未來計算機的處理...
美國俄亥俄州立大學(xué)最近研究出一種電導(dǎo)體用金剛石線纜,為傳統(tǒng)的金屬電纜家族又新增一員。研究者發(fā)現(xiàn)由人造金剛石制造而成的線纜在電子自旋磁效應(yīng)傳輸方面性能出色,更具優(yōu)勢。未來計算機的處理速度或?qū)⒁蛞桓?xì)細(xì)的金剛石線纜而大大改變。電腦卡機、死機、反應(yīng)速度慢或?qū)氐捉K結(jié)。在試驗中,人造金剛石的高硬度、絕緣性、高透明度、耐酸性和良好的化學(xué)惰性成為電子自旋研究的亮點。而人造金剛石的低成本造價也有利于擴大其市場應(yīng)用。目前,科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)金剛石能夠有組織地進行磁性自旋傳輸并維系電子自旋狀態(tài),這也就證明金剛石線纜能夠保存并傳輸信息數(shù)據(jù)。
通常情況下,金剛石是不會攜帶電子自旋的,因為金剛石的碳原子都鍵合在一起,每一個電子都與其相鄰的電子緊密結(jié)合。為實現(xiàn)攜帶自旋技術(shù),科學(xué)家在金剛石線纜中植入氮原子,使其與那些能夠自旋的未配對的電子進行結(jié)合。在金剛石線纜中,每三百萬個碳原子對應(yīng)著一個氮原子,這一比例對于實現(xiàn)線纜攜帶自旋已經(jīng)足夠了。
實驗用的金剛石線纜僅4微米長,200納米寬。為清晰觀察線纜內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運行,科學(xué)家們將電磁線圈放置在顯微鏡內(nèi)部,對線纜產(chǎn)生的脈沖進行開合控制,從而得出一個15納米寬的電子運動圖,拍攝范圍約50個原子大小。
這種金剛石線纜目前還需在絕對零度以上(-269℃)的條件下工作,在此溫度條件下的電子自旋速度放緩,科學(xué)家們得以觀察詳細(xì)的過程。首席研究員Chris Hammel期待下一步實驗將實現(xiàn)室溫下金剛石線纜工作運作,向?qū)淼娘w速計算機科技沖刺。
研究發(fā)表在Nature Nanotechnology上,實驗得到了美國國家科學(xué)基金會和約翰霍普金斯大學(xué)的贊助支持。(編譯自’Could diamonds be a computer's best friend?’)