Phép màu lượng tử: Graphene thể hiện dòng quay mà không cần nam châm nào

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Delft đã đạt được một thành tựu đột phá khi tạo ra và phát hiện dòng điện spin lượng tử trong graphene mà không sử dụng từ trường bên ngoài. Trước đây, để tạo ra hiệu ứng Hall spin lượng tử (QSH) trong graphene thường cần đến từ trường mạnh, điều này không thực tế cho việc tích hợp trên chip. Bằng cách đặt graphene lên trên một vật liệu từ lớp gọi là chromium thiophosphate (CrPS₄), nhóm nghiên cứu đã tận dụng hiệu ứng gần từ để kích thích tương tác spin-quỹ đạo và trao đổi trong graphene. Sự kết hợp này đã mở ra một khoảng năng lượng và cho phép các electron di chuyển dọc theo các cạnh của graphene với spin được căn chỉnh, chứng minh hiệu ứng QSH trong môi trường không có từ trường. Ngoài việc quan sát hiệu ứng QSH ở nhiệt độ cực thấp, các nhà nghiên cứu còn phát hiện hiệu ứng Hall dị thường (AH) tồn tại ngay cả ở nhiệt độ phòng, khi các electron lệch sang một bên mà không cần từ trường bên ngoài. Sự đồng tồn của các hiệu ứng này gợi mở các con đường thực tiễn để phát triển các thiết bị lượng tử siêu mỏng dựa trên spin. Các dòng spin ổn định, được bảo vệ về mặt topo trong graphene có thể hỗ trợ truyền dẫn xa hơn.