北理工物理學院在石墨烯自旋電子學研究取得重要進展

 　　北理工物理學院吳漢春教授課題組在石墨烯自旋電子學研究方面取得重要進展。2017年2月15日，吳漢春教授和臺灣大學張慶瑞教授課題組合作撰寫的論文“Large Positive In-Plane Magnetoresistance Induced by Localized States at Nanodomain Boundaries in Graphene”在國際權威學術期刊Nature Communications(《Nat. Comm. 8, 14453, 2017; DOI：10.1038/NCOMMS14453)在線發表。吳教授為論文的第一作者和共同通訊作者。

　　自旋電子學研究利用創新的方法來操縱電子自旋自由度進行信息的傳遞、處理與存儲，具有目前傳統微電子學無法比擬的優勢。當前自旋電子學正處于快速發展時期，隨著科學技術的發展和人們認識水平的提高，很多新的現象和應用不斷被揭示和發現。進入新世紀以來，以石墨烯為代表的二維材料的出現，為自旋電子學的發展帶來了新的動力。石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”，已掀起一場席卷全球的顛覆性新技術新產業革命。石墨烯具有非凡的電子性質，有別于一般的導體，它不但能傳遞電子訊號，更特別的是它能長距離的保持電子自旋的訊號，使得電子傳輸除了能有效傳導電子，也能傳遞電子自旋訊號，因此有可能成為自旋電子學領域內充滿希望的材料。但是石墨烯自身沒有磁性，如何有效地引入自旋是該領域最主要的問題。

　　吳漢春課題組與臺灣大學張慶瑞教授課題組就這一問題展開合作，他們通過理論和實驗相結合研究了納米缺陷對石墨烯自旋輸運的影響，發現5-7-5-7線缺陷的局域態在無外加磁場下能產生室溫自旋過濾效應，在施加面內磁場下能導致一個5%的正磁阻，從而提供了一種在石墨烯體系中引入自旋自由度的新途徑。

　　該工作由多家單位國際合作完成。主要合作者還包括俄羅斯科學院固體所Alexander Chaika博士，愛爾蘭圣三一學院物理系系主任Igor Shvets教授，德國漢堡大學Alexander Lichtenstein教授，荷蘭奈梅亨大學Mikhail Katsnelson教授和中科院等離子所劉華軍研究員。該工作得到了北京理工大學學術啟動計劃和沙特Aramco工業基金的資助。

　　吳漢春2008年博士畢業于愛爾蘭圣三一學院，并留校任職。2014年6月來我校工作并組建了納米磁學和自旋調控實驗室開展研究。入職以來共發表SCI論文20篇，其中第一作者/通訊作者發表16篇，主要包括Nature Communications 1篇，ACS Nano 2篇，Advanced Functional Materials 1篇，Nano Energy 1篇，Nanoscale 3篇，APL 1篇，Scientific Reports 2篇等。合作發表Nano Letters 2篇，ACS Nano 1篇。此次在石墨烯上發現可　以利用線缺陷造成自旋電子的產生與傳輸，有望開拓石墨烯產業的嶄新方向。