电子顺磁共振波谱仪——电子自旋技术

使用一台在其探针的尖端涂覆有金属铁的特制隧道扫描显微镜，不同的电子自旋方向导致单个钴原子具有不同的形状。不同的电子自旋方向导致单个钴原子具有不同的形状。对一个金属锰盘上的钴原子进行了操纵。（电子顺磁共振波谱仪）借助这个特制探针，通过改变单个钴原子在锰板表面的位置，使钴原子中电子自旋的方向产生了变化。（电子顺磁共振波谱仪）捕捉到的图像显示，当原子中的电子自旋方向向上时，整个原子的形状呈单突状；若自旋方向向下，则整个原子形状呈双突状，且两者等高。

通过对单个金属原子的操控，（电子顺磁共振波谱仪）科学家具有了探测和操纵单原子中电子自旋方向的能力，这将极大地影响纳米级磁存储器、量子计算机和自旋电子器件的未来发展。电子的不同自旋方向可代表数据存储的不同状态，（电子顺磁共振波谱仪）目前计算机存储器单元需要的原子数量成千上万，未来也许用单个原子就能满足需求，同时将计算机的能力提高数千倍。而且，与电子器件不同的是，基于电子自旋的器件不会产生热量，（电子顺磁共振波谱仪）从而达到更少的功率损耗。虽然许多科学家们认为，在制造下一代更快、更小、更高效的计算机和高技术设备上，（电子顺磁共振波谱仪）新兴的电子自旋技术将胜过传统电子技术，但电子自旋对单原子的影响至今尚无从观察。要想将电子自旋应用于计算机存储器中，必须能在室温下探测到自旋现象。（电子顺磁共振波谱仪）在研究中不仅使用了新技术，还使用了一个带有自旋的金属锰板，这使得他们可对钴原子的电子自旋进行操纵。

通过电子自旋技术研究电子的自旋特性或将人类未来产生极大的影响。（电子顺磁共振波谱仪）一个原子能干成千上万个原子的活儿，

传统的半导体设计开始受到基础物理的限制，如果基于电子的自旋而不是电子电荷的传输来设计电路的话，（电子顺磁共振波谱仪）人们将能够制造出尺寸更小、对功率要求更低，在热积累方面问题更少的产品。跟传统电子学不一样，在自旋电子学里，人们可以通过调整电压和电流来改变磁场，并利用磁场来调整电子的自旋。（电子顺磁共振波谱仪）磁场会产生电阻，而电阻的高低可以用来代表0或1（也就是数字讯号）。借由控制薄膜上每个不同点上的磁场并解读其电阻，研究人员可获取数字信息。

不仅如此，自旋电子的原理还可能用来翻转晶体管上的开关。

当外界条件发生变化时，（电子顺磁共振波谱仪）自旋状态能够从一个电子流动到另一个电子，而不会遇到阻抗，因而也不会遭遇电荷从一个晶体管通过铜线连接转移到另一个晶体管时所可能遭遇的能量损失。