日本東京大學與大阪大學、東北大學、高能加速器器研究機構、理化學研究所組成的研究小組2016年1月30日宣布發現了新型磁體,該磁體可通過封入質量為零的狄拉克電子,利用磁場大幅控制導電性能。據稱有望應用於可超高速且節能工作的HDD磁頭及磁阻存儲器MRAM等磁性器件。

此次成功合成了高品質的單結晶積層物質“EuMuBi2”,其結晶構造很有特點,是由承擔狄拉克電子狀態的鉍層,與基於銪、錳的不流過電流的層(阻擋層)層積而成。阻擋層起磁鐵作用,通過用外部磁場來控制磁矩的朝向,可使狄拉克電子的電流發生劇變,封入鉍層。

經實驗確認,使銪的磁矩方向旋轉90度時,向垂直方向的傳導被降低近1位數,使狄拉克電子強力封入面內。另外,在這一狀態下還顯示出了半整數量子霍爾效應,發現狄拉克電子基本符合理想的二維繫統。

金屬及半導體中的普通電子大多作為擁有質量的粒子來運動。而近年來的研究發現,在石墨的單原子層(石墨烯)中,電子是作為沒有質量的粒子來傳導的,引起業界的極大關注。這種固體中的狄拉克電子在石墨烯中擁有為矽約20倍以上的高遷移率,有望應用於高速節能的電子學領域。 (特約撰稿人:工藤 宗介)

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