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最近，美国伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校科学家揭露了一种新的物理机制，科学家可经过这种物理机制用热来操控磁的产生。与传统磁场不同，新机制依靠热能传输，为人们提供了一种在纳米标准操控磁化作用的新途径。相干论文颁发在最近出版的《自然·物理学》上。
研讨人员制作了一种多层的金属自旋阀结构，包括两个磁层和一个传热层。“当热流经过第一层磁性材料时，会产生电子自旋分手。咱们的研讨就是利用了这一点。利用这种产生磁性双极流的过程，咱们能操控第二磁层的方向。”香槟分校材料科学与工程系主任大卫·卡西尔传授说。
“咱们利用由超快热导引发的自旋流来产生自回旋移力矩（STT）。自回旋移力矩是一个铁磁体从导电到磁化的自旋角动量的转移，让人们能用自旋流而不是磁场来操控纳米磁铁。”该校材料科学与工程系周博士说。普遍状况下，用电流经过磁层才能产生自回旋移力矩，他们现证明存在一种用强热流来产生自回旋移力矩的机制，这一机制主要由自旋依靠的塞贝克效应驱动。塞贝克效应是一种热电现象，同一电路中两种不同材料之间的温度差会产生电压。自旋依靠的塞贝克效应则是指在一个铁磁体中自旋电子产生的相似现象。
在金属自旋阀结构中，研讨人员用皮秒（万亿分之一秒）激光脉冲制作一种强超快热流，对热自回旋移进行了量化。这种热流达到每平方米100GW（10亿瓦特），接续约50皮秒。“热驱动自旋流的符号和数值可以经过铁磁层的成分和传热层的厚度来控制。”卡西尔说。
在纳米自旋器件中，自旋和热的耦合产生了新的物理现象，由热传输驱动的自回旋移力矩能为人们提供一种操控部分磁化的新方法。卡西尔说：“用热流分手电子自旋的物理机制与热电偶作用和热发电机有关，热发电特性和功能为深空探测器提供电力。在热电设备中，热流会引发电荷分手，这种电荷分手可用在检测温度，也可用来供电。”
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