科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新型超原子有助于量子計(jì)算機(jī)研發(fā)
美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種性能穩(wěn)定的新型“超原子”,是由1個(gè)鐵原子和8個(gè)鎂原子集結(jié)而成的原子簇,具有令人不可思議的磁性。科學(xué)家們認(rèn)為,電性和磁性兼?zhèn)涞倪@種超原子可用來(lái)組裝分子電子設(shè)備,從而為下一代處理器、存儲(chǔ)器和量子計(jì)算機(jī)的研制奠定基礎(chǔ)。
弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)的物理學(xué)教授施夫·漢納領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了該超原子。他們?cè)凇睹绹?guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上報(bào)告稱(chēng),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(gè)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(qiáng)度的衡量指標(biāo)。盡管元素周期表中有100多種元素,但在固態(tài)下表現(xiàn)出磁性的只有9種!拔覀兊难芯空业搅艘环N新方法,通過(guò)控制不具有磁性的元素同單個(gè)具有磁性的原子的結(jié)合,讓本身不具有磁性的元素?fù)碛写判浴!睗h納說(shuō)。 該研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn),當(dāng)原子簇?fù)碛?個(gè)鎂原子時(shí),其充滿電子的殼層與未填滿的殼層幾乎完全分離,從而獲得非凡的穩(wěn)定性。當(dāng)一個(gè)原子的最外層被填滿并且與未填滿的殼層分開(kāi)時(shí),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(dǎo)電性的超原子將在分子電子設(shè)備領(lǐng)域大展拳腳。分子電子設(shè)備是用單個(gè)分子、超分子或分子簇代替硅基半導(dǎo)體晶體管等固體電子學(xué)元件來(lái)組裝邏輯電路,乃至組裝完整的分子計(jì)算機(jī)。分子設(shè)備使具有特定自旋方向的電子能流動(dòng),可以用于量子計(jì)算機(jī)中。或許未來(lái)?yè)?jù)此組裝出的分子設(shè)備能用來(lái)制造更緊密的集成設(shè)備、數(shù)據(jù)處理速度更快的存儲(chǔ)器乃至量子計(jì)算機(jī)等。 新的超原子還會(huì)優(yōu)先使朝特定方向自旋的電子遍及整個(gè)原子簇,漢納團(tuán)隊(duì)正在對(duì)新的超原子的集合進(jìn)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(shè)備——使用電子自旋來(lái)合成新的存儲(chǔ)設(shè)備和數(shù)據(jù)處理過(guò)程。 |