能够在材料中仅使用一种应用电压来控制磁性，从而使磁性电子器件，如非挥发性的晶体管，对于未来的自旋电子学应用是很重要的。美国的一组研究人员现在已经为实现这个目标迈出了重要的一步，他们制造了一个包含“神奇材料”石墨烯的装置，石墨烯是一种具有非常高机动性的2D碳片，它与磁电铬氧化物相互作用。该装置预计将以极低的功率运行，并且在室温和以上温度下具有非易失的电流比和电控制的自旋极化。
自旋电子学是一种利用电子的自旋和电荷的技术。旋转可以是“向上”或“向下”，而这个属性可以用来存储和处理设备中的信息，这些设备应该比传统的电子设备更小、更有效，而传统的电子设备只依赖于存储和交换电荷。这是因为使用自旋的信息处理和存储可能使用很少的能量。
然而，要想让这些设备与硅技术相竞争，研究人员需要找到一种方法，通过应用电场而不是磁场来翻转旋转，或者使用电流驱动的开关(后者需要更多的能量)。电子自旋可以通过电场控制的材料被称为磁电学，但它们很少在室温下工作，而且通常很难制造。
氧化铬诱导石墨烯自旋极化
由内布拉斯加-林肯大学的Peter Dowben领导的研究小组已经发现，外部电压可以用来控制氧化铬层石墨烯的磁性。虽然这种氧化物在反铁磁中是大体积，没有净磁化，但它的[0001]表面确实有一个定义良好的磁矩，它的方向可以通过一个应用的电场来控制。更重要的是，铬氧化物的表面自旋极化仍然存在，即使它被埋在一层。这意味着，由于邻近效应，或交换耦合，可以利用它在相邻的石墨烯层诱导自旋极化。
研究小组的扫描探针显微镜和拉曼光谱实验揭示了两种材料之间的电荷转移，石墨烯被p掺杂。他们还发现在材料的费米能级上有150个meV的变化(决定哪个能级被占据或部分被占据的能级，以及那些被电子占据的能级)。
确认结果
研究人员用密度-功能理论计算证实了这些结果，也表明，电荷转移相对较小，在石墨烯的费米能级附近，诱导自旋极化非常高。研究人员说，这意味着我们可以期望在这个系统中有一个巨大的可控制的自旋流
石墨烯在其自然状态下没有磁矩，只有弱自旋轨道耦合。Dowben解释说:“为了开发这种材料的自旋电子学设备，以前的研究重点是在碳片上引入磁矩，尽管缺陷工程是由样品的电荷流动构成的。”但有其他方法可以做到这一点。
他告诉nanotechweb.org，“我们的方法是不同的，它是基于界面与邻近的功能介电体的相互作用，它在石墨烯中诱导高自旋偏振，同时允许它保持较高的电荷迁移率。”
团队，报告其在Appl中的工作。理论物理。其中包括来自内布拉斯加-林肯大学、布法罗大学、中国科学技术大学、合肥和内布拉斯加大学的研究人员。
——文章发布于2017年11月27日
