據物理學家組織網8日報道，研究人員製作了一種多層的金屬自旋閥結構，包含兩(liang) 個(ge) 磁層和一個(ge) 傳(chuan) 熱層。“當熱流通過第一層磁性材料時，會(hui) 產(chan) 生電子自旋分離。我們(men) 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(men) 能操控第二磁層的方向。”香檳分校材料科學與(yu) 工程係主任大衛·卡西爾教授說。

“我們(men) 利用由超快熱導引起的自旋流來產(chan) 生自旋轉移力矩（stt）。自旋轉移力矩是一個(ge) 鐵磁體(ti) 從(cong) 導電到磁化的自旋角動量的轉移，讓人們(men) 能用自旋流而不是磁場來操控納米磁鐵。”論文第一作者、該校材料科學與(yu) 工程係博士周江民（音譯）說。通常情況下，用電流通過磁層才能產(chan) 生自旋轉移力矩，他們(men) 現證明存在一種用強熱流來產(chan) 生自旋轉移力矩的機製，這一機製主要由自旋依賴的塞貝克效應驅動。塞貝克效應是一種熱電現象，同一電路中兩(liang) 種不同材料之間的溫度差會(hui) 產(chan) 生電壓。自旋依賴的塞貝克效應則是指在一個(ge) 鐵磁體(ti) 中自旋電子產(chan) 生的類似現象。

在金屬自旋閥結構中，研究人員用皮秒（萬(wan) 億(yi) 分之一秒）激光脈衝(chong) 製造一種強超快熱流，對熱自旋轉移進行了量化。這種熱流達到每平方米100gw（吉瓦，意為(wei) 10億(yi) 瓦特），持續約50皮秒。“熱驅動自旋流的符號和數值可以通過鐵磁層的成分和傳(chuan) 熱層的厚度來控製。”卡西爾說。

在納米自旋器件中，自旋和熱的耦合產(chan) 生了新的物理現象，由熱傳(chuan) 輸驅動的自旋轉移力矩能為(wei) 人們(men) 提供一種操控局部磁化的新方法。卡西爾說：“用熱流分離電子自旋的物理機製與(yu) 熱電偶作用和熱發電機有關(guan) ，熱發電機能為(wei) 深空探測器提供電力。在熱電設備中，熱流會(hui) 引起電荷分離，這種電荷分離可用於(yu) 檢測溫度，也可用來供電。”

總編室圈點

在中學課本裏，磁好像隻跟電有關(guan) 係。實際上，磁現象和聲音、熱，都能互相影響。目前這是一個(ge) 吸引不少科學家的熱門領域。人們(men) 變出磁體(ti) ，也不光用“摩擦、摩擦”的老辦法了，還能用激光精確操縱，讓一塊小區域磁化。將來我們(men) 的家用電器裏，會(hui) 有更精巧複雜的磁體(ti) 發揮作用。導航、數控等領域因為(wei) 尖端磁科技而誕生奇妙的新應用，也大有可能。