冈山大学自然科学研究生院横谷直美教授的研究小组透露,二氧化铬在低温下会变成一种特殊的半金属状态。据说半金属可以用于一种叫做自旋电子学的技术。今天的计算机使用电流来运行,但它们存在产生额外热量的问题。另一方面,自旋电子学作为一种不产生热量的信息传输技术正在引起人们的注意。它是一种利用物质中电子自旋的技术。

物质中的电子具有向上或向下的自旋,但在许多物质中,向上和向下的自旋成对并相互抵消。另一方面,有些物质有不同数量的自旋,其中一个自旋仍然存在。特别地,与导电有关的自由电子的自旋保持的状态称为半金属。

到目前为止,我们已经知道低温二氧化铬具有显着不同的自旋数,但没有证据表明它是半金属。为了证实这一点,有必要直接检查物质中的自旋状态。这是通过冈山大学建造的一种称为体敏感自旋分辨光电子能谱仪的设备完成的。这表明自旋数的差异是由于自由电子,即二氧化铬是半金属。我们还发现,当温度升高到室温时,自旋会降低。二氧化铬只能在极低的温度下变成半金属,但这将是在室温下实现自旋电子学的重要线索。

如果能够实现自旋电子学,减少浪费的热量产生,那么作为全人类重要问题的能源问题将会取得长足的进步。作为第一步,了解与新技术相关的物质现象和特性是必不可少的。

资料来源:【冈山大学】世界首次阐明氧化铬独特的电子结构

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