近日，著名物理学期刊Chinese Journal of Physics（Chin. J. Phys.）在线发表了我校数理与光电工程学院低维量子材料与器件团队2020级硕士研究生王鹏超为第一作者的研究论文“Spin-sensitive charge oscillation in a single-molecule transistor”。文章基于数值重整化群方法，探究了单分子晶体管模型在强电子-电子相互作用下自旋敏感的电荷震荡行为，得到了评审人很高的评价。
自1947年W. Shockley，J. Bardeen和W. Brattain以锗为原材料发明第一个晶体管模型以后，其一直被认为是数字革命的基石。直到现在，晶体管一直被认为是数字电路的核心元器件。“微型化”是这几十年来晶体管发展的一大趋势。约在2000年的时候，H. Park等人基于C60分子在实验上制备出了第一个单分子晶体管。目前而言，单分子晶体管被广泛用于模拟分子、原子级别的电子器件行为，包括信号的放大、振流、开关、记忆等，其也被用于探究分子结构的内禀属性。
一般而言，单分子晶体管中的电荷占据遵循库伦阻塞效应，其电荷占据图像应表现出单调占据特性。但在本文中，团队基于一个外磁场中的单分子晶体管，预测了两个自旋方向的电荷占据可能表现出非单调的填充行为，其主要特征表现为自旋敏感的电荷振荡，违反了标准的库仑阻塞行为。系统研究表明，这类非单调性可归结于塞曼效应、多体效应、以及量子态对称性之间的竞争。要获得显著的电荷振荡，强电子-电子相互作用和足够的低温是先决条件。在此基础上，团队还指出振荡行为与自旋极化输运的存在条件是截然相反的。在适当的参数下，该模型可以表现为一个电压可控的双向分子自旋电子学器件。
低维量子材料与器件团队负责人熊永臣教授为文章的通讯作者。参与该工作的还包括团队的南楠老师，张俊博士，李伟博士，以及团队的合作者马亚楠副教授，付艳华老师。据悉，Chin. J. Phys.由中国台湾物理学会主办，创刊于1963年，是一份高质量的物理类综合SCI期刊，在物理学界有较高的影响力，其2020年影响因子达到了3.237。
该项研究得到了国家自然科学基金、湖北省自然科学基金、汽车动力传动与电子控制湖北省重点实验室（湖北汽车工业学院）开放基金、国家重点研发计划、以及我校学科创新团队项目的支持。
