美国特拉华大学:磁振子产生电信号,自旋波计算迈向现实
2025-10-28 13:35
来源:特拉华大学
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特拉华大学工程师领导的新理论研究显示,磁振子(一种磁自旋波)能够产生可探测的电信号,为下一代计算技术实现电磁元件整合提供了新途径。该研究成果已发表于《美国国家科学院院刊》,揭示了利用电场控制和操纵磁振子的潜在方法,有望消除当前计算机在电力与磁系统间信息传输的瓶颈,推动计算速度与效率的提升。

(a) 钾铁矾的 Kagomé 自旋晶格;(b) DM 矢量,包含绿色箭头所示的平面内方向和平面外方向的分量(箭头指向平面外或平面内)。

磁性源于电子自旋属性,磁振子则通过自旋方向传递信息,不涉及电荷移动,因此不会产生电阻,能量损耗更低。当前计算机芯片依赖带电电子流经导线,过程中因电阻产生大量热量。而磁振子技术的引入,将有效减少能量浪费。研究聚焦反铁磁材料,这类材料自旋上下交替,磁振子能以太赫兹频率传播,速度远超铁磁体。然而,反铁磁材料整体自旋为零,使得磁振子探测与操控成为难题。

“研究结果预测,我们可以通过测量磁振子产生的电极化来探测它们,”资深作者马修·多蒂教授说道,“并且,我们有可能利用外部电场,包括光场,来控制磁振子的运动。”CHARM博士后研究员D. Quang To及其同事通过计算机模拟发现,磁振子运动可产生电信号,为磁振子探测与操控提供了新思路。研究团队还开发了数学框架,理解磁振子轨道角矩如何影响输运,并发现其与原子相互作用时会产生电极化。

特拉华大学团队已启动实验验证预测效果,并计划探索磁振子与光的相互作用,以进一步控制磁振子的传输或探测。

更多信息: D. Quang To 等人,磁振子诱导电极化和磁振子能斯特效应,《美国国家科学院院刊》(2025)。期刊信息: 美国国家科学院院刊

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