未来基于magnon转矩的设备，如这将允许更快的电子设备，需要更少的电力和不会过热。资料来源:新加坡国立大学
现代计算机存储器通过在设备内交换磁位来对信息进行编码。现在，由新加坡国立大学电气和计算机工程学院的研究人员进行的一项突破性的研究发现了一种新的有效方法，即利用“自旋波”在室温下开关磁化，从而获得更节能的自旋存储器和逻辑器件。关于天赋平台
传统的电子芯片会遭受大量的“焦耳热”，这是由产生高温的电流产生的。它是由设备内部快速运动和移动电荷之间频繁碰撞造成的。这个严重的问题不仅造成了大量的功耗，而且还阻碍了芯片的处理速度，限制了可集成到设备中的芯片的数量。
“我们在使用手机、电脑和其他电子设备时，经常会遇到这样的问题和不便。我们经常发现这些设备变得‘热’和‘慢’，而且，我们需要频繁地给它们充电，有时不得不带另一个便携式充电器，”这项研究的组长杨贤秀教授解释说。
因此，杨教授的团队没有采用传统电子学中使用的标准电子注入方法，而是创造性地使用“自旋波”来切换磁化强度。自旋波在磁性材料的排序中传播扰动，从准粒子的角度来看，自旋波被称为“马子”。
王益博士、张基梁教授、杨孝秀教授、朱大鹏博士
新加坡国立大学(National University of Singapore)的一组研究人员开发了一种革命性的方法，无需使用电流就能对计算信息进行编码。(前排:王毅博士;后排左起:张志良教授、杨孝秀教授及朱大鹏博士)。资料来源:新加坡国立大学
该团队建立了一个双层系统，包括一个反铁磁磁子传输通道和一个拓扑绝缘子自旋源。随后，他们在室温下成功地演示了在相邻铁磁层中高效的自旋波驱动磁化开关，这在世界上尚属首次。
基于自旋波的开关方案可以避免移动电荷。因此，器件的焦耳热和功率耗散要少得多。基于自旋波的开关技术的发展为高效节能芯片开辟了一条新途径。
这项研究的结果发表在2019年11月29日的《科学》杂志上。关于天赋平台
自旋波和马侬转矩
“自旋波(马格纳斯)可以传递自旋信息，甚至在绝缘体中不涉及移动的电荷。与电子自旋相比，这种独特的特性可能允许更长的自旋传播，但耗散更少。
“然后我们可以控制磁化强度，如果我们把自旋信息从马子转移到局部磁化强度，这可以被理解为‘马侬力矩’，”王博士说。就像线性力是推或拉一样，力矩可以被认为是对物体的扭转。“因此，这种操纵磁化的新方法可以用于未来的数据存储和逻辑设备，”他补充说。
潜在的应用程序和下一步
“我们的工作首先表明，马侬转矩足以在室温下开关磁化。甚至马侬转矩的效率也可与先前追求的电动自旋转矩效率相媲美。我们相信它可以通过工程设备的进一步大幅度增强，因此magnon转矩将变得更加节能，”杨教授说。
“我们知道，电子自旋扭矩开启了自旋电子设备应用的时代，如磁随机存取存储器(MRAMs)。我们认为我们报告的磁致开关的新马氏转矩方案是自旋电子学的一个改变游戏的想法。它不仅将激发磁磁学的一个新的研究领域，而且还将激发由马格纳斯操作的实用设备，”王博士说。
接下来，研究团队将进一步设计马侬扭力的效率，并探索所有马侬器件，而不涉及电子部件。此外，自旋波的工作频率在太赫兹范围内。太赫兹设备传输数据的速度比目前可能的要快得多。“因此，基于magnon转矩的设备将允许在未来实现超高速应用，”杨教授说。
