電子順磁共振波譜儀——電子自旋技術

使用一臺在其探針的尖端涂覆有金屬鐵的特制隧道掃描顯微鏡，不同的電子自旋方向導致單個鈷原子具有不同的形狀。不同的電子自旋方向導致單個鈷原子具有不同的形狀。對一個金屬錳盤上的鈷原子進行了操縱。（電子順磁共振波譜儀）借助這個特制探針，通過改變單個鈷原子在錳板表面的位置，使鈷原子中電子自旋的方向產生了變化。（電子順磁共振波譜儀）捕捉到的圖像顯示，當原子中的電子自旋方向向上時，整個原子的形狀呈單突狀；若自旋方向向下，則整個原子形狀呈雙突狀，且兩者等高。

通過對單個金屬原子的操控，（電子順磁共振波譜儀）科學家具有了探測和操縱單原子中電子自旋方向的能力，這將極大地影響納米級磁存儲器、量子計算機和自旋電子器件的未來發展。電子的不同自旋方向可代表數據存儲的不同狀態，（電子順磁共振波譜儀）目前計算機存儲器單元需要的原子數量成千上萬，未來也許用單個原子就能滿足需求，同時將計算機的能力提高數千倍。而且，與電子器件不同的是，基于電子自旋的器件不會產生熱量，（電子順磁共振波譜儀）從而達到更少的功率損耗。雖然許多科學家們認為，在制造下一代更快、更小、更高效的計算機和高技術設備上，（電子順磁共振波譜儀）新興的電子自旋技術將勝過傳統電子技術，但電子自旋對單原子的影響至今尚無從觀察。要想將電子自旋應用于計算機存儲器中，必須能在室溫下探測到自旋現象。（電子順磁共振波譜儀）在研究中不僅使用了新技術，還使用了一個帶有自旋的金屬錳板，這使得他們可對鈷原子的電子自旋進行操縱。

通過電子自旋技術研究電子的自旋特性或將人類未來產生極大的影響。（電子順磁共振波譜儀）一個原子能干成千上萬個原子的活兒，

傳統的半導體設計開始受到基礎物理的限制，如果基于電子的自旋而不是電子電荷的傳輸來設計電路的話，（電子順磁共振波譜儀）人們將能夠制造出尺寸更小、對功率要求更低，在熱積累方面問題更少的產品。跟傳統電子學不一樣，在自旋電子學里，人們可以通過調整電壓和電流來改變磁場，并利用磁場來調整電子的自旋。（電子順磁共振波譜儀）磁場會產生電阻，而電阻的高低可以用來代表0或1（也就是數字訊號）。借由控制薄膜上每個不同點上的磁場并解讀其電阻，研究人員可獲取數字信息。

不僅如此，自旋電子的原理還可能用來翻轉晶體管上的開關。

當外界條件發生變化時，（電子順磁共振波譜儀）自旋狀態能夠從一個電子流動到另一個電子，而不會遇到阻抗，因而也不會遭遇電荷從一個晶體管通過銅線連接轉移到另一個晶體管時所可能遭遇的能量損失。