量子科學的進步可能會導致強大的自旋電子器件，如半導體和量子計算機。

石墨烯具有令人難以置信的強度、重量輕、導電性……它的最高效能還有很多。

然而，它不具有磁性——這一缺點阻礙了它在自旋電子學中的應用。自旋電子學是一個新興的領域，科學家們說它最終可能改寫電子學的規則，導致更強大的半導體、計算機和其他裝置的出現。

現在，由布法羅大學領導的一個國際研究小組報告了一項有助於克服這一障礙的進展。

“石墨烯和自旋電子學相互獨立，都具有從根本上改變商業和社會許多方面的巨大潛力。但如果你能將兩者結合起來，協同效應可能是這個世界尚未見過的，”該研究的主要作者Nargess Arabchigavkani說，他作為UB的博士候選人進行了這項研究，現在是紐約州立大學理工學院的博士後研究助理。

其他作者來自北京大學、泰國拉德克拉邦蒙庫特國王理工學院、日本千葉大學、中國科學技術大學、內布拉斯加大學奧馬哈分校、內布拉斯加大學林肯分校和瑞典烏普薩拉大學。

在他們的實驗中，研究人員將一個20奈米厚的磁鐵與石墨烯片直接接觸，石墨烯是一層碳原子排列在一個不到1奈米厚的二維蜂窩狀晶格中。

“為了讓你感覺大小的不同，這有點像把一塊磚放在一張紙上，”該研究的資深作者、UB工程與應用科學學院電氣工程教授兼主席喬納森·伯德博士說。

研究人員隨後在石墨烯和磁鐵周圍的不同位置放置了八個電極，以測量它們的導電性。

電極揭示了一個令人驚訝的現象——磁鐵在石墨烯中誘導了一種人造磁場，這種磁場甚至在遠離磁鐵的石墨烯區域仍然存在。簡單地說，兩個物體之間的親密接觸導致了通常非磁性碳的表現不同，表現出類似於普通磁性材料如鐵或鈷的磁性。

此外，研究發現，這些特性可能會完全掩蓋石墨烯的自然特性，即使在距離石墨烯與磁鐵接觸點幾微米遠的地方觀察也是如此。這個距離(一微米是一米的百萬分之一)，雖然非常小，但從微觀上看，卻是相當大的。

這些發現提出了與石墨烯中磁性結構的微觀起源有關的重要問題。

伯德說，最重要的是，自旋極化和/或自旋軌道耦合對磁感應行為產生影響的程度，這些現象已知與材料的磁效能和新興的自旋電子學技術密切相關。

自旋電子器件不是利用電子攜帶的電荷(像傳統電子學中那樣)，而是尋求利用電子獨特的量子特性，即自旋(類似於地球繞自己的軸旋轉)。自旋提供了將更多資料打包到更小裝置中的潛力，從而提高了半導體、量子計算機、海量儲存裝置和其他數位電子產品的能力。