新型“超原子”兼具電性和磁性

美國科學家發(fā)現(xiàn)了一種性能穩(wěn)定的新型“超原子”，是由個鐵原子和8個鎂原子集結而成的原子簇，具有令人不可思議的磁性。科學家們認為，電性和磁性兼?zhèn)涞倪@種超原子可用來組裝分子電子設備，從而為下一代處理器、存儲器和量子計算機的研制奠定基礎。

弗吉尼亞聯(lián)邦大學的物理學教授施夫·漢納領導的團隊發(fā)現(xiàn)了該超原子。他們在《美國國家科學院院刊》上報告稱，不具有磁性的鎂元素在新型超原子中被鐵原子磁化，也擁有了磁性。新的超原子擁有一個磁矩，其大小為4玻爾磁子，大約為固體磁鐵中鐵原子磁矩的兩倍。磁矩是該原子簇磁強度的衡量指標。盡管元素周期表中有00多種元素，但在固態(tài)下表現(xiàn)出磁性的只有9種。“我們的研究找到了一種新方法，通過控制不具有磁性的元素同單個具有磁性的原子的結合，讓本身不具有磁性的元素擁有磁性。”漢納說。

該研究團隊還發(fā)現(xiàn)，當原子簇擁有8個鎂原子時，其充滿電子的殼層與未填滿的殼層幾乎*分離，從而獲得非凡的穩(wěn)定性。當一個原子的zui外層被填滿并且與未填滿的殼層分開時，該原子處于一種穩(wěn)定的狀態(tài)，惰性氣體的原子就是如此。

這種兼具磁性和導電性的超原子將在分子電子設備領域大展拳腳。分子電子設備是用單個分子、超分子或分子簇代替硅基半導體晶體管等固體電子學元件來組裝邏輯電路，乃至組裝完整的分子計算機。分子設備使具有特定自旋方向的電子能流動，可以用于量子計算機中?；蛟S未來據(jù)此組裝出的分子設備能用來制造更緊密的集成設備、數(shù)據(jù)處理速度更快的存儲器乃至量子計算機等。

新的超原子還會優(yōu)先使朝特定方向自旋的電子遍及整個原子簇，漢納團隊正在對新的超原子的集合進行研究。他表示，將超原子集合在一起或許可以用于制造自旋電子設備——使用電子自旋來合成新的存儲設備和數(shù)據(jù)處理過程。