Ученые из Делфтского технического университета (Нидерланды) впервые зафиксировали квантовые спиновые токи в графене без внешних магнитных полей. Это открытие, опубликованное в Nature Communications, ускорит развитие спинтроники — энергоэффективной альтернативы традиционной электронике.
Физик Талие Гиаси продемонстрировала квантовый спиновый эффект Холла (QSH) в графене, где электроны движутся по краям материала с одинаковой спиновой ориентацией. «Спин — это квантовое свойство электронов, напоминающее микроскопический магнит, — объясняет Гиаси. — Его можно использовать для передачи данных в спинтронных устройствах, что открывает путь к более быстрой электронике и квантовым вычислениям».
Ранние методы требовали сильных магнитных полей, несовместимых с микрочипами. Однако команда обошла это ограничение, нанеся графен на магнитный материал CrPS₄. Это вызвало QSH-эффект без внешнего воздействия. «Спиновый ток стал топологически защищённым, сохраняя информацию на десятки микрометров даже при дефектах», — отмечает Гиаси.
Открытие позволит создавать ультратонкие спинтронные схемы для квантовых компьютеров и энергоэффективной памяти, обеспечивая стабильную передачу квантовой информации.
Художественное представление квантового спинового эффекта Холла в спинтронике на основе графена, интегрированном в микросхему. Синие и красные сферы — это электроны со спином вверх и со спином вниз, движущиеся вдоль края графена. Под графеном находится слоистый магнитный материал CrPS4. Источник: ScienceBrush, Талие Гиаси.
Дополнительная информация: Talieh S. Ghiasi et al, Quantum spin Hall effect in magnetic graphene, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-60377-1
Источник: https://phys.org/news/2025-06-quantum-currents-graphene-external-magnetic.html