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   日期:2019-04-16     浏览:7    评论:0    
核心提示:波士顿大学的研究人员与德国、法国和韩国的合作者合作开发了一种纳米级扭转谐振器,可以测量金属纳米线中极少量的扭转或扭矩。这
波士顿大学的研究人员与德国、法国和韩国的合作者合作开发了一种纳米级扭转谐振器,可以测量金属纳米线中极少量的扭转或扭矩。这种只有一粒尘埃大小的装置,可能使DNA解扭的测量成为可能,并在自旋电子学、基础物理、化学和生物学中得到应用。

自旋感应扭矩是理解实验的核心,从测量光子角动量到测量金属的陀螺磁因子,以及一个非常小型化的——大约6微米——陀螺仪的版本,它测量电子改变自旋状态产生的扭矩。波士顿大学(Boston University)物理学副教授拉吉•莫汉蒂(Raj Mohanty)表示,它可以用来揭示粒子物理学中与自旋相关的新基本力。

莫汉蒂说:“这可能是所有报告中最敏感的扭矩测量。“这个实验测得的扭矩大小小于双链DNA解扭产生的典型扭矩。”

Mohanty和他的研究团队在《自然-纳米技术》杂志上发表了一篇题为“巡回电子自旋翻转的纳米力学检测”的论文,他们开发了一种高度敏感的方法,可以使用带有自旋电子的微电子机械系统直接测量扭矩。他们的方法是检测和控制自旋翻转扭矩——这是一种发生在金属纳米线中的现象,一半是铁磁性的,另一半是非磁性的。流动电子的自旋在两个区域之间的界面被“翻转”,从而产生一个扭矩。

该团队开发了一种由电子束光刻和纳米机械加工制成的微观自旋扭转装置,可以机械地测量磁场中自旋状态的变化。这个装置的工作温度接近绝对零度十分之一度。

该团队一直致力于证明相反的效果。在外部转矩的作用下,自旋向上和自旋向下的电子可以被分离到两个物理上不同的位置,从而产生自旋电池。这与传统的正负极性充电电池类似。当与电路连接时,电流从一边流向另一边。但是,自旋电池中的电流不是电流,而是自旋——自旋可以用来存储和操纵信息,这是自旋电子学这一新兴技术的基础。

莫汉蒂说:“利用纳米级扭转谐振器进行的测量将有助于发现新的基本力,在理论上也有助于表征产生扭矩的分子和DNA。”
 
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