研究人員將電子轉(zhuǎn)向更高效、更高密度的數(shù)據(jù)傳輸
紐約大學(xué)和IBM公司的研究人員展示了一種涉及磁性材料中電子運(yùn)動(dòng)的新機(jī)制，該機(jī)制指向了可能增強(qiáng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的新方法。這項(xiàng)工作在《物理評(píng)論通訊》（Physical Review Letters）雜志上報(bào)道，揭示了一種基于電流設(shè)置磁性信息（或稱自旋）方向的過(guò)程。
這一發(fā)現(xiàn)源于自旋電子學(xué)的科學(xué)領(lǐng)域，它考慮了凝聚態(tài)物質(zhì)和量子物理學(xué)。自旋電子學(xué)是電子學(xué)的簡(jiǎn)稱，或者說(shuō)是電子器件的簡(jiǎn)稱，它除了利用電子的電荷外，還利用電子的自旋。
"自旋電子學(xué)研究的主要目標(biāo)之一是控制材料中電子的自旋方向，"紐約大學(xué)物理系教授、該論文的通訊作者之一Andrew Kent解釋道。"這項(xiàng)研究顯示了一種新的、根本性的機(jī)制來(lái)設(shè)定導(dǎo)電材料中的電子自旋方向。"
"自旋電子學(xué)的這一進(jìn)展提供了一種在磁層上施加扭矩的新方法，"IBM研究部的高級(jí)合著者、紐約大學(xué)訪問(wèn)學(xué)者Jonathan Sun補(bǔ)充道。"這是一個(gè)有希望的進(jìn)步，有可能降低設(shè)備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的能源和空間要求。"
這項(xiàng)工作是與紐約大學(xué)研究生Junwen Xu和IBM研究公司的克里斯托弗-薩弗蘭斯基（Christopher Safranski）共同完成的，是信息傳輸?shù)暮诵默F(xiàn)象的最新例子：將信息從一種形式改變?yōu)榱硪环N形式。
例如，移動(dòng)電話將語(yǔ)音和電子郵件轉(zhuǎn)化為無(wú)線電波，這些無(wú)線電波被傳送到手機(jī)信號(hào)塔，在那里，信號(hào)被轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，而互聯(lián)網(wǎng)則將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)（即光脈沖）進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。
在Physical Review Letters的研究中，Safranski、Sun、Xu和Kent重點(diǎn)展示了一種控制自旋方向的新型機(jī)制--控制存儲(chǔ)位信息的方向。
從歷史上看，非磁性重金屬中的電流流動(dòng)已被證明會(huì)導(dǎo)致自旋極化，或其凈磁矩的方向，在導(dǎo)體表面，這種效應(yīng)被稱為自旋霍爾效應(yīng)。然而，自旋霍爾效應(yīng)中的自旋極化方向總是平行于導(dǎo)體表面。這限制了它的應(yīng)用，因?yàn)樗惶峁┝艘粋�(gè)可能的自旋極化軸，限制了存儲(chǔ)密度。
在《Physical Review Letters》的研究中，科學(xué)家們利用鐵磁導(dǎo)體中的平面霍爾效應(yīng)來(lái)控制自旋極化軸的方向。
具體來(lái)說(shuō)，他們部署了一種鐵磁導(dǎo)體，例如鐵、鎳和鈷，并發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體中的電流流動(dòng)可以產(chǎn)生自旋極化，而自旋極化的方向是由其磁矩確定的。這是很重要的，因?yàn)榇啪胤较蚩梢栽O(shè)置在任何所需的方向上，然后設(shè)置自旋極化，這是非磁性重金屬中的自旋霍爾效應(yīng)輪廓下不可能出現(xiàn)的靈活性。
他們還發(fā)現(xiàn)，這些極化的自旋會(huì)在鐵磁層外游走，并導(dǎo)致在相鄰的非磁性金屬中產(chǎn)生純自旋電流，沒(méi)有相關(guān)電流的自旋電流。這種現(xiàn)象有可能使新一代的自旋控制的存儲(chǔ)器件實(shí)現(xiàn)更高密度、更高效的存儲(chǔ)器技術(shù)。
