在得到上述结果之后,研究人员发现了自旋波与畴壁之间的相互作用,可使他们能够有效地在两种状态之间切换。没有畴壁,电路将被均匀地磁化;而有了畴壁,电路就会产生分裂的调制波。
通过控制自旋波,他们发现可以控制畴壁的位置。这依赖于一种被称为“自旋传递转矩”(spin-transfer torque)的现象,也就是自旋电子本质上震动磁性材料,来翻转其磁性方向。
在研究人员的工作中,他们提高了注入自旋波的能量,以诱发一定程度的磁振子自旋。实际上,这会将畴壁拉向增强波源。在这样处理时,天线下的畴壁被“卡住了”,从而使其无法调制波并确保在此状态下均匀磁化。
他们使用一种特殊的磁式电子显微镜,证明了这种方法可以使畴壁上出现微米级的位移,这足以使它在材料块中的任何位置移动。值得注意的是,几年前就有人提出了磁振子自旋传递转矩的机理,但并没有得到证实。Luqiao Liu 对外表示:“有充分的理由相信机理最终会被发现,而我们的实验证明了在这些条件下实际会发生什么。”
这种新型电路整体上看就像一条自来水管,阀门(畴壁)来控制水(自旋波)如何流过管道(材料)。“但是你也可以想象,当水的压力过高时,它会切断阀门,并将其推到下游。”Luqiao Liu 说,“如果施加足够强的自旋波,我们可以移动畴壁的位置——只不过它是稍微向上游移动,而不是推向下游。”
这样的创新可以为特定的任务提供实用的、基于波的计算,例如被称为“快速傅立叶变换”的信号处理技术。接下来,研究人员希望构建可以执行基本计算的工作波电路。与此同时,他们还需要优化材料,以减少潜在的信号噪声,并进一步研究通过在畴壁周围移动调节两种状态之间的切换速度。“这就是我们的待办事项清单。”Luqiao Liu 说道。 团队华人阵容
Luqiao Liu 的研究团队中有多位华人面孔。他本人毕业于北京大学物理系,之后在康奈尔大学获得应用物理学博士学位。在加入麻省理工学院之前,他是 IBM 沃森研究中心的研究人员,还是 IBM 专利申请成就奖的获得者。他的研究领域是自旋电子学,重点专注于自旋逻辑、非易失性存储器和微波应用的纳米级材料和设备。