来自英国曼彻斯特（Manchester）、荷兰、新加坡、西班牙、瑞士和美国研究人员所组成的团队，发布了有关自旋电子学（Spintronics）计算机设备发展领域的新评论，该领域可以将石墨烯（Graphene）作为次世代电子组件的基本组成要素。
对于石墨烯和相关二维（2D）材料中电子自旋传输（Electronic Spin Transport）的最新理论、实验进展与研究现象，已经成为当前最引人入胜的热门研发领域。自旋电子学是纳米级电子学与磁学的结合，可以使电子以突破摩尔定律（Moore’s law）物理极限的速度发展。所谓摩尔定律是指，计算机处理性能约每两年倍增，同时价格减半。与依赖电荷电流的传统电子组件相比，自旋电子组件可以提供更高的能源效率和更低的功耗。原则上，我们可以让手机和平板电脑使用基于自旋的晶体管和内存，进而大幅提高速度和存储容量。
2D异质结构与石墨烯结合，打造出能带动科幻级应用的全新“设计材料”
自2004年成功分离以来，石墨烯为其他2D材料打开了大门。随后，研究人员能使用这些材料打造出称为异质结构（Heterostructure）的2D材料堆栈。这些堆栈可以与石墨烯相结合，创造全新的“设计材料”，进而提供原本只能在科幻小说增至到的应用。
正如《美国物理学会期刊现代物理学评论》（APS Journal Review of Modern Physics）上所发布的，该评论着重于异质结构及其层现现象（Emergent Phenomena）所提供的新观点，包括近接式自旋──轨道效应（Proximity-Enabled Spin-Orbit Effect）、自旋与光的耦合、电调谐性（Electrical Tunability）和二维磁性（2D magnetism）等。一般人早已在笔记本和PC中遇到自旋电子组件，这些计算机已经在硬盘机读取磁头中以磁性传感器（Magnetic Sensor）的形式使用自旋电子组件。这些传感器也应用于汽车产业中。
“石墨烯自旋电子学以及更广泛2D异质结构的不断进步，让自旋信息的有效创建、传输与侦测能够通过许多效应（以往仅在石墨烯身上无法完成）来完成，”曼彻斯特大学凝态物理（Condensed Matter Physics）讲师Ivan Vera Marun博士指出：“随着在基础和技术方面的不断努力，我们相信，即使在室温下，弹道自旋传输（Ballistic Spin Transport）也将在2D异质结构中实现。这种传输将使电子波函数（Electron Wave Function）的量子力学特性得以实际应用，进而将2D材料中的自旋引进至未来量子运算技术的服务之中。”
可控自旋传输与“凡德瓦”异质结构加速自旋电子的应用发展与前景
石墨烯和其他二维材料中的可控自旋传输，使得组件上的应用前景越来越被看好。特别受关注的是量身定制的“凡德瓦”（van der Waals, vdW）异质结构，它由有着精确控制顺序的二维材料堆栈所组成。数十亿个自旋电子组件，例如传感器和内存早已付诸生产。每台硬盘机都有一个使用自旋流的磁性传感器，同时磁性随机访问内存（MRAM）芯片也变得越来越流行。
“自旋电子学领域揭示了固态物质行为的许多新面向。带有电子之自旋运动的基础研究已经成为凝态物理学中最活跃的领域之一，”该论文共同作者Francisco Guinea教授表示：“自2004年拓扑绝缘体（Topological Insulator）的概念被提出之后，针对具有非凡拓扑电磁特性之新型量子材料的识别与特征化，一直都是全球研究的热点。自旋电子学即为此项研究的核心。由于其纯度，强度和简单性，2D材料是找到与量子物理学、电子学和磁学相关等独特拓扑特征的最佳平台。”
总体而言，石墨烯和2D材料相关之自旋电子学领域目前正朝着实机展示各种实用石墨烯自旋电子组件（例如用于空间通信、高速无线电链路、车用雷达和芯片间通信应用等领域的耦合纳米振荡器）的方向发展。先进材料可说是曼彻斯特大学的研究指标之一，其涉及了正在解决地球所面临重大问题之开拓性发现、跨学科合作和跨域合作的范例。