來自西班牙與埃及的研究人員表示，藉由將氫原子插入石墨烯薄片的晶格，在以磁自旋編碼的納米級(jí)磁疇中之電子數(shù)組，能把石墨烯變成替代硅的自旋電子(spintronic) 材料。
    石墨烯一直被視為硅材料的接班人，但該種材料少了一個(gè)關(guān)鍵成分──磁性；盡管硅的磁性在實(shí)際應(yīng)用上并非重要的特性，不過預(yù)期在國際半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖 (ITRS)規(guī)劃的2023年硅材料末日之后，信息將會(huì)是被儲(chǔ)存在個(gè)別電子的磁自旋上(而非電荷的累積)；利用磁自旋，電子能以自旋方向(上或下)來代表 0與1，這也是自旋電子的基本原理。

    現(xiàn)在研究人員認(rèn)為，他們可以透過將氫原子插入(摻雜)石墨烯晶格特定位置的方法，來解決讓石墨烯擁有磁性的問題；如果這種方法奏效，電子組件將再也不會(huì)是相同的，因?yàn)闅渲挥袉我粋€(gè)原子，使其成為可能是密度最高的自旋電子材料。藉由將氫原子分散在一個(gè)已經(jīng)緊密排列的碳原子數(shù)組(即石墨烯)中，能打造出納米等級(jí)──甚至埃(angstrom，十分之一納米)等級(jí)的自旋電子電路。

    西班牙nanoGUNE合作研究中心(Cooperative Research Center，CIC)教授Ivan Brihuega表示：“我們是首度發(fā)現(xiàn)石墨烯上吸附的單個(gè)氫原子，如何磁化其周圍的石墨烯區(qū)域；相較于一般磁性材料的磁矩(magnetic moments)是被局限在幾埃之內(nèi)，被引發(fā)的石墨烯磁矩?cái)U(kuò)展為數(shù)納米，并呈現(xiàn)原子級(jí)的調(diào)變自旋結(jié)構(gòu)?！?/p>

    Brihuega 指出，“因?yàn)樽饔梅秶鷱陌U(kuò)展到納米等級(jí)，自旋電子電路可能藉由他們引發(fā)的磁矩被制作出來，并與以研究團(tuán)隊(duì)所發(fā)現(xiàn)的特定規(guī)則而產(chǎn)生的鄰近自旋電子電路單元強(qiáng)烈耦合──也就是磁矩的總結(jié)(sum-up)或抵消(neutralize)，取決于兩個(gè)鄰近氫原子吸附點(diǎn)的相對位置。此外Brihuega補(bǔ)充，同樣重要的是，該團(tuán)隊(duì)成功達(dá)成對單一氫原子的操控，因而能選擇性調(diào)節(jié)選定石墨烯區(qū)域的集體磁性?！?/p>

    研究人員表示，石墨烯實(shí)際上有兩個(gè)交錯(cuò)的次晶格，其中之一能實(shí)現(xiàn)短距離的磁自旋加總，另一個(gè)則會(huì)抵消相同距離的磁自旋；相同的，如果相同次晶格內(nèi)的 自旋方向是相反的，就會(huì)相互吸引，反之如果相同則會(huì)相斥。研究人員也觀察到在特定配置下的調(diào)變效應(yīng)；而如果透過將氫原子放置在每個(gè)次晶格的高度選擇性位 置，并將以上的特性一起利用，就可望打造出原子等級(jí)的自旋電子電路。

    石墨烯將因?yàn)閾碛写判远鴪A滿
    Brihuega表示，自2004年石墨烯取得實(shí)驗(yàn)用途之后，世界各地的實(shí)驗(yàn)室都在嘗試為這種擁有眾多特色的純2D材料添加磁性；主要原因是，石墨 烯是一種“先驗(yàn)(priori，獨(dú)立于實(shí)驗(yàn))”的自旋電子技術(shù)理想材料，可望藉由同時(shí)發(fā)送磁性與電子訊息來取代傳統(tǒng)硅電子組件，并因此實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的新一代 計(jì)算機(jī)，能同步進(jìn)行信息的處理與儲(chǔ)存，就像人腦一樣。
    因此Brihuega的團(tuán)隊(duì)取得之研究成果，指明在石墨烯上自由產(chǎn)生磁矩的可能性，并展現(xiàn)那些磁矩如何能跨越遠(yuǎn)距進(jìn)行溝通；這為石墨烯材料在新興自旋電子領(lǐng)域的未來發(fā)展鋪平了道路。而因?yàn)槔碚摶A(chǔ)已經(jīng)形成，接著就是將實(shí)驗(yàn)室的成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)世界的技術(shù)，這可能得等到ITRS預(yù)言的2023年。
    Brihuega表示，其研究團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)是在5度絕對溫度(Kelvin，約攝氏零下268度)下進(jìn)行，下一步就是要嘗試找出讓石墨烯能藉由吸附氫 原子磁性化的最高溫度；而最困難的步驟，是如何讓雌性石墨烯能應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)世界的自旋電子組件，不過Brihuega對此抱持樂觀態(tài)度，認(rèn)為要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)并不 會(huì)花費(fèi)太長時(shí)間。