据美国麻省理工学院网站近日报道，该校科学家通过研究发现，在某些极端情况下，可将石墨烯转化为具有独特功能的拓扑绝缘体，有望为量子计算机的制造提供新思路。相关研究发表在本周出版的《自然》杂志上。
研究人员发现，将石墨烯薄片置于强度为35特斯拉磁场和比绝对零度高0.3摄氏度的低温环境中，可使石墨烯的导电性能发生改变，让其根据电子自旋的方向对电子进行过滤，而这点是目前任何传统电子系统都无法做到的。
在典型条件下，石墨烯表现为正常导体，对其施加电压，电流从其上通过。但如果将一片石墨烯置于与其垂直的磁场中，石墨烯的特性就会发生改变——电流只会沿着石墨烯薄片的边缘运行，其他部分则变为了绝缘体。此外，这时的电流只会根据磁场的方向沿着一个方向前进。这种现象被称为量子霍尔效应。
在新的研究中，研究人员发现，如果在上述情况下再增加一个与石墨烯放置位置水平的强磁场，石墨烯的特性会再次发生改变：电子仍只能沿石墨烯的边缘运行，但运行的方向由单向变成了双向，而具体方向则由电子自旋的不同方向决定。
论文主要作者麻省理工学院物理系博士后安德烈·杨说：“我们创造了一种非比寻常的特殊导体。根据电子自旋的方向对电子进行分离是拓扑绝缘体常见的一项功能。但石墨烯并不是通常意义上的拓扑绝缘体。我们在不同的材料体系中获得了同样的效果。更重要的是，通过改变磁场，还可以随时对电子运行的方向、通电与否的状态进行控制。这意味着可以用它们制成电路和晶体管，这在此前还没有实现过。”