向艾萨克·阿西莫夫道歉，在科学中听到的最激动人心的阶段不是“尤里卡”，而是“这很有趣......”
科罗拉多州立大学物理实验室的“那个有趣”的时刻已经导致了一个基本的发现，它可以在下一代微电子学中发挥关键作用。
自然物理学出版4月25日，由CSU自然科学学院物理学教授Mingzhong Wu领导的科学家们首次证明使用非偏振光在金属中产生所谓的自旋电压 - 一种功率单位由单个电子的量子旋转产生的。控制电子自旋用于存储器和逻辑应用是一个相对较新的领域，称为自旋电子学或自旋电子学，是2007年诺贝尔物理学奖的主题。
吴和他的团队的热情是寻找新的，更好的方法来控制电子旋转，其物理学尚未被完全理解。自旋电子学利用了这样一种观念，即电子旋转可以被操纵并用于处理和存储信息，而无处不在的传统电子设备所需的功率只是其中的一小部分。
考虑到iPhone及其中的每一个电子设备都建立在几个世纪以来围绕充电电流的科学基础之上 - 流经设备的正电荷或负电荷的物理特性。长期存在的问题是充电电流设备的巨大功耗，以及以热量形式导致功率损耗的电阻 - 这就是您的笔记本电脑保持过热的原因。
正是这些电源和热障阻挡了更小，更强大的电子设备。这也是科学转向自旋电子学的原因，因为它提供了一种全新的设备工作方式。为了利用电子自旋的功率，不需要充电电流。所需要的只是磁场或磁性材料，它可以使旋转“向上”或“向下”。上下旋转类似于正负电荷。
科罗拉多州立大学的科学家发现了一种创造自旋电流的全新方法。现有方法包括使用充电电流，微波或热源。但是CSU团队第一次证明了使用光 - 或者在量子世界中使用光子 - 来产生自旋电流。
其他科学家也做了类似的事情，但他们使用了一种特殊的偏振光。在这里，科罗拉多州立大学的科学家使用了非极化的普通光 - “在Ace硬件上购买的卤素灯泡”，研究生David Ellsworth说，他是该论文的第一作者。他们展示了一种“纯粹的”自旋电流 - 不论是任何电荷运动都没有。这是史无前例的壮举。
这一突破发生在科学家正在研究一种不同的方式来制造自旋电流，使用来自卤素灯泡的热量，称为旋转塞贝克效应。他们注意到一些他们无法解释的背景数据。
曾经好奇，他们检查了所有可能性，并确定这种看似光诱导的自旋电流可能是一种新的量子现象。他们通过设计涉及不同磁绝缘体和金属薄膜(如铂)的独特控制测量来测试它。在实验室复制了他们的结果后，他们求助于加州大学欧文分校和复旦大学的理论家，帮助他们解释他们发现的物理学，以及谁是自然物理学论文的共同作者。
吴说这个发现太新了，无法考虑实际应用; 他们现在正在继续在了解自旋电流方面取得突破。“就像最初发现时的光伏效应一样，没有人首先想到太阳能电池，”吴说。“技术在真实设备中使用之前需要时间。这是一个基本的新发现。”
物理系主任Jake Roberts说道：“在控制光线方面取得了巨大的技术进步。我在这一发现中看到的是，现在，它们将光线与旋转控制联系在一起。使用简单的光源产生旋转电流为电力控制和发电提供了新的机会。“
研究人员将继续探索通过交换材料和尝试不同的光源来制造带有光的自旋电流。Ellsworth说，他们证明了红外线范围内的光控制。进入可见光或UV范围可能会为设备提供更强大的应用。
“产生和检测自旋电流的框架非常重要，”埃尔斯沃思解释说。“与此同时，有数百年的时间产生充电电流并知道如何测量它们并操纵它们并对它们进行表征。自旋电子学是一个新领域，现在市场上的设备正在利用其中的一小部分。
免责声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！