美国科学家在石墨烯磁性上取得突破,把无线技术缩小的希望很大。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校格兰杰工程学院的研究人员找到了一种让二维磁性系统遵循和二维石墨烯中电子一样方程的方法,相信这能改进微波技术和设计射频器件。这个项目的带头学生Bobby Kaman是UIUC博士生,他指出二维电子学和二维磁性行为之间的联系并不那么明显。在Axel Hoffmann教授的带领下,Kaman意识到石墨烯中的电子和磁子材料中的磁化波都能像波一样运动,所以他设想通过改变磁子材料的物理结构来模仿电子在石墨烯中的行为。Kaman认为石墨烯之所以独特是因为其传导电子组成了无质量波。他想知道如果把磁子材料设计得像石墨烯一样,会不会产生类似的效果。磁子材料里的自旋波也是一种微观磁矩共同振荡产生的集体波。研究团队为了验证这个想法制造了一种由一层磁性薄膜构成、按六边形晶格排列孔洞的自旋晶体来控制自旋波的传播。结果他们发现自旋波遵循和描述石墨烯电子一样的数学方程。计算还揭示了九个不同的自旋波能带,其中有些像无质量电子波。这项研究把工程化自旋系统和基础物理模型联系起来了。Hoffmann说虽然磁子晶体会产生很多复杂现象但并没有真正理解它们之间的联系。他认为这个类比给观察到的行为提供了清晰解释。科学家们相信这项发现可能用于无线和蜂窝网络中的微波技术。Hoffmann还提到其中一种设备是微波环行器,通常体积大但这次研究可能把微波器件微型化到微米尺度。这个项目发表在《物理评论X》期刊上。