一些研究者們采用了一個(gè)強(qiáng)大的磁場(chǎng),在相同的平面石墨烯薄片。他們發(fā)現(xiàn)電子具有一種自旋順時(shí)針逆時(shí)針自旋相反的舉動(dòng)。此外,通過(guò)改變磁場(chǎng),可以控制這些邊緣狀態(tài)的打開(kāi)和關(guān)閉,甚至可能創(chuàng)建新的晶體管和電路。在他們的工作中,研究者們采用了一種很強(qiáng)的磁場(chǎng)，35特斯拉強(qiáng)度,相當(dāng)于大約10倍的MRI（核磁共振機(jī)器）。實(shí)驗(yàn)溫度需要高于絕對(duì)零度0.3攝氏度。研究人員目前正在尋找方法爭(zhēng)取在較弱的磁場(chǎng)和更高的溫度下觀察到同樣的效果。

這一發(fā)現(xiàn)，奠定了石墨烯在微電子領(lǐng)域應(yīng)用的基礎(chǔ)。

與碳納米管相比，石墨烯有完美的雜化結(jié)構(gòu)，大的共軛體系使其電子傳輸能力很強(qiáng)，而且合成石墨烯的原料是石墨，價(jià)格低廉，這表明石墨烯在應(yīng)用方面將優(yōu)于碳納米管。與硅相比，石墨烯同樣具有獨(dú)特優(yōu)：硅基的微計(jì)算機(jī)處理器在室溫條件下每秒鐘只能執(zhí)行一定數(shù)量的操作，然而電子穿過(guò)石墨烯幾乎沒(méi)有任何阻力，所產(chǎn)生的熱量也極少。此外，石墨烯本身就是一個(gè)良好的導(dǎo)熱體，可以很快地散發(fā)熱量。由于具有優(yōu)異的性能，因此如果石墨烯用來(lái)制造電子產(chǎn)品，則運(yùn)行的速度可以得到大幅提高。速度還不是石墨烯的唯一優(yōu)點(diǎn)。硅不能分割成小于10 nm的小片，否則其將失去誘人的電子性能;與硅相比，石墨烯被分割時(shí)其基本物理性能并不改變，而且其電子性能還有可能異常發(fā)揮。因而，當(dāng)硅無(wú)法再分割得更小時(shí)，比硅還小的石墨烯可繼續(xù)維持摩爾定律，從而極有可能成為硅的替代品推動(dòng)微電子技術(shù)繼續(xù)向前發(fā)展。石墨烯擁有極高的電子遷移率，也擁有優(yōu)于金屬的均勻性，所以在作為納米尺度的自旋電子器件的候選材料上，簡(jiǎn)直堪稱完美。自旋電子器件通過(guò)單個(gè)電子的自旋狀態(tài)編碼信息，這和傳統(tǒng)的上千個(gè)電荷的編碼存在很大的差別，至少所使用的電子數(shù)大大減少；與此同時(shí)，自然也大大減小了器件的尺寸和功耗。

現(xiàn)在事實(shí)上已經(jīng)有一些器件在使用自旋編碼了，其中包括一些先進(jìn)的硬盤驅(qū)動(dòng)器和磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（MRAM），但這些器件只能移動(dòng)自旋編碼的電子幾個(gè)納米。不幸的是，銅和鋁的均勻性并不好，不能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行自旋編碼，從而限制了自旋電子的性能。查爾姆斯理工大學(xué)（英國(guó)分校）納米加工實(shí)驗(yàn)室的目標(biāo)是將自旋電子移動(dòng)的距離擴(kuò)展至毫米級(jí)，從而使得所有的數(shù)字電路都可以使用自旋電子編碼。

據(jù)報(bào)道，查爾姆斯理工大學(xué)的Saroj Dash教授和他的團(tuán)隊(duì)最近在有線長(zhǎng)程自旋電子通信上取得了成功，他們?cè)谑覝叵聦⑼ㄟ^(guò)化學(xué)氣象沉積沉積在銅上的石墨烯中的自旋電子傳輸?shù)浇^緣硅（SOI）晶片上。表征表明自旋電子的傳輸距離達(dá)到了16毫米，電子壽命為1.2納秒，另外還有6毫米的自旋擴(kuò)散長(zhǎng)度（在該尺度內(nèi)，自旋子之間的磁化可以同時(shí)自發(fā)交換）；16毫米！達(dá)到了其它報(bào)道了的基于石墨烯的自旋電子的最遠(yuǎn)傳輸距離的6倍。

到目前為止，Dash的團(tuán)隊(duì)對(duì)他們的石墨烯的性能表現(xiàn)進(jìn)行了一些表征，并且還制造了一些小器件來(lái)證明這一概念。他們的下一步是要制造存儲(chǔ)器、處理器和其它更為復(fù)雜的電路，并且還要繼續(xù)完善化學(xué)氣相沉積制造理想石墨烯的方法，以得到完美的單晶石墨烯晶圓。

據(jù)國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖（ITRS）稱，影響微電子行業(yè)幾十年的摩爾定律將在2018年左右達(dá)到終點(diǎn)。如果Saroj Dash教授和他的團(tuán)隊(duì)最終如愿以償?shù)厝〉昧顺晒?。那摩爾定律將重現(xiàn)新的生機(jī)，電子設(shè)備的高速度、低能耗、微型化和便攜化將再次跨入一個(gè)新的境界。石墨烯作為一種超級(jí)新型材料，帶給我們這個(gè)世界無(wú)限的想象空間，讓我們拭目以待一個(gè)石墨烯世紀(jì)的到來(lái)。

（粉體圈 作者：敬之）