現(xiàn)在的生活離不開手機(jī)，手機(jī)發(fā)熱怎么辦?現(xiàn)代計(jì)算機(jī)存儲器通過切換設(shè)備內(nèi)的磁性位來編碼信息?，F(xiàn)在，新加坡國立大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)工程系的研究人員進(jìn)行了一項(xiàng)開創(chuàng)性研究，發(fā)現(xiàn)了一種新的有效方式，可以利用“自旋波”在室溫下切換磁化強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)更節(jié)能的自旋記憶和邏輯設(shè)備。

    傳統(tǒng)的電子芯片遭受大量的“焦耳熱”，這是由于產(chǎn)生高溫的電流的流動(dòng)而發(fā)生的。這是由設(shè)備內(nèi)部移動(dòng)電荷之間的快速運(yùn)動(dòng)和頻繁碰撞引起的。這個(gè)嚴(yán)重的問題不僅會導(dǎo)致大量的功耗，而且會影響芯片的處理速度，并限制了可集成到設(shè)備中的芯片數(shù)量。

    “使用電話，計(jì)算機(jī)和其他電子設(shè)備時(shí)，我們經(jīng)常會遇到此類問題和不便。我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)這些設(shè)備變得'熱'和'慢'，而且，我們需要經(jīng)常給它們充電，并且必須帶另一個(gè)便攜式充電器有時(shí)”，該研究小組負(fù)責(zé)人Yang Hyunsoo教授解釋說。因此，Yang教授的團(tuán)隊(duì)沒有采用傳統(tǒng)電子學(xué)中使用的標(biāo)準(zhǔn)電子注入方法，而是創(chuàng)造性地使用“自旋波”來切換磁化強(qiáng)度。自旋波是磁性材料順序中的傳播干擾，從準(zhǔn)粒子的角度來看，自旋波被稱為“磁振子”。

    該團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一個(gè)雙層系統(tǒng)，該系統(tǒng)由反鐵磁磁振子傳輸通道和拓?fù)浣^緣體自旋源組成。他們是全球首創(chuàng)，然后在室溫下以高效率成功地證明了在相鄰鐵磁層中自旋波驅(qū)動(dòng)的磁化切換?；谧孕ǖ男麻_關(guān)方案可以避免電荷移動(dòng)。因此，器件的焦耳熱和功耗將大大降低。基于自旋波的開關(guān)技術(shù)的進(jìn)步可以為節(jié)能芯片開辟一條新途徑。

    研究結(jié)果于2019年11月29日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。

    自旋波和磁振轉(zhuǎn)矩

    這項(xiàng)工作的第一作者王毅博士解釋說：“即使在絕緣體中，自旋波(磁振子)也可以傳遞自旋信息，而不會涉及移動(dòng)電荷。與電子自旋相比，這種獨(dú)特的特性可能允許更長的自旋傳播，但耗散性更低?！?/p>

    王博士說：“如果我們將自旋信息從磁振子傳遞到局部磁化，那么我們就可以控制磁化，這可以理解為'磁振轉(zhuǎn)矩'。”就像線性力是推動(dòng)或拉動(dòng)一樣，扭矩也可以認(rèn)為是對物體的扭曲。他補(bǔ)充說：“因此，這種操縱磁化的新方法可以用于將來的數(shù)據(jù)存儲器和邏輯設(shè)備?！?/p>

    潛在的應(yīng)用和下一步

    “我們的工作首先表明，馬農(nóng)轉(zhuǎn)矩足以在室溫下切換磁化強(qiáng)度。甚至馬農(nóng)轉(zhuǎn)矩的效率也可以與先前追求的電自旋轉(zhuǎn)矩效率相媲美。我們認(rèn)為，可以通過工程設(shè)備進(jìn)一步提高它，從而磁振轉(zhuǎn)矩將更加節(jié)能?！睏罱淌谡f。

    “我們知道，電氣自旋扭矩已經(jīng)為自旋電子設(shè)備應(yīng)用(例如磁性隨機(jī)存取存儲器(MRAM))打開了時(shí)代。我們相信，有關(guān)用于磁化切換的新的磁振扭矩方案的報(bào)告在自旋電子學(xué)中改變了游戲規(guī)則。 “不僅振興了馬格尼克學(xué)的新研究領(lǐng)域，而且還振興了馬格尼克人操作的實(shí)用設(shè)備?！蓖醪┦空f。

    接下來，研究團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步設(shè)計(jì)磁振轉(zhuǎn)矩的效率，并探索所有不涉及電氣部件的磁振裝置。另外，自旋波的工作頻率在太赫茲范圍內(nèi)。太赫茲設(shè)備可以以比目前更高的速度傳輸數(shù)據(jù)。楊教授說：“因此，基于馬格諾轉(zhuǎn)矩的設(shè)備將允許將來實(shí)現(xiàn)超高速應(yīng)用?！币陨暇褪鞘謾C(jī)發(fā)熱的一些就解決辦法，相信會對大家有所幫助。