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據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)8日報道，研究人員制作了一種多層的金屬自旋閥結(jié)構(gòu)，包含兩個磁層和一個傳熱層。“當(dāng)熱流通過第一層磁性材料時，會產(chǎn)生電子自旋分離。我們的研究就是利用了這一點。利用這種形成磁性雙極流的過程，我們能操控第二磁層的方向。”香檳分校材料科學(xué)與工程系主任大衛(wèi)·卡西爾教授說。

“我們利用由超快熱導(dǎo)引起的自旋流來產(chǎn)生自旋轉(zhuǎn)移力矩（stt）。自旋轉(zhuǎn)移力矩是一個鐵磁體從導(dǎo)電到磁化的自旋角動量的轉(zhuǎn)移，讓人們能用自旋流而不是磁場來操控納米磁鐵。”論文第一作者、該校材料科學(xué)與工程系博士周江民（音譯）說。通常情況下，用電流通過磁層才能產(chǎn)生自旋轉(zhuǎn)移力矩，他們現(xiàn)證明存在一種用強熱流來產(chǎn)生自旋轉(zhuǎn)移力矩的機制，這一機制主要由自旋依賴的塞貝克效應(yīng)驅(qū)動。塞貝克效應(yīng)是一種熱電現(xiàn)象，同一電路中兩種不同材料之間的溫度差會產(chǎn)生電壓。自旋依賴的塞貝克效應(yīng)則是指在一個鐵磁體中自旋電子產(chǎn)生的類似現(xiàn)象。

在金屬自旋閥結(jié)構(gòu)中，研究人員用皮秒（萬億分之一秒）激光脈沖制造一種強超快熱流，對熱自旋轉(zhuǎn)移進行了量化。這種熱流達到每平方米100gw（吉瓦，意為10億瓦特），持續(xù)約50皮秒。“熱驅(qū)動自旋流的符號和數(shù)值可以通過鐵磁層的成分和傳熱層的厚度來控制。”卡西爾說。

在納米自旋器件中，自旋和熱的耦合產(chǎn)生了新的物理現(xiàn)象，由熱傳輸驅(qū)動的自旋轉(zhuǎn)移力矩能為人們提供一種操控局部磁化的新方法?？ㄎ鳡栒f：“用熱流分離電子自旋的物理機制與熱電偶作用和熱發(fā)電機有關(guān)，熱發(fā)電機能為深空探測器提供電力。在熱電設(shè)備中，熱流會引起電荷分離，這種電荷分離可用于檢測溫度，也可用來供電。”

總編室圈點

在中學(xué)課本里，磁好像只跟電有關(guān)系。實際上，磁現(xiàn)象和聲音、熱，都能互相影響。目前這是一個吸引不少科學(xué)家的熱門領(lǐng)域。人們變出磁體，也不光用“摩擦、摩擦”的老辦法了，還能用激光精確操縱，讓一塊小區(qū)域磁化。將來我們的家用電器里，會有更精巧復(fù)雜的磁體發(fā)揮作用。導(dǎo)航、數(shù)控等領(lǐng)域因為尖端磁科技而誕生奇妙的新應(yīng)用，也大有可能。