阿尔托大学的研究人员开发了一种用于自旋电子学的新设备。结果已发表在《自然通讯》杂志上，这标志着朝着使用自旋电子学制造用于数据处理和通信技术的计算机芯片和设备的目标迈出了一步，这些设备体积小而功能强大。

传统电子产品使用电荷进行计算，为我们的大部分日常技术提供动力。然而，工程师无法让电子设备更快地进行计算，因为移动电荷会产生热量，而且小型化已经达到了热力学的极限。由于电子产品无法做得更小，人们担心计算机将无法以过去七年的相同速度变得更强大、更便宜。这就是自旋电子学的用武之地。

自旋是像电子这样的粒子的特性，就像电荷一样。研究人员对使用自旋进行计算感到兴奋，因为它避免了当前计算机芯片的发热问题。“如果你使用自旋波，它是自旋的转移，你不会移动电荷，所以你不会产生热量，”领导撰写该论文的小组的 Sebastiaan van Dijken 教授说。

纳米磁性材料

该团队制造的设备是法布里-珀罗谐振器，这是一种众所周知的光学工具，用于产生波长严格控制的光束。研究人员在这项工作中制作的自旋波版本使他们能够控制和过滤只有几百纳米宽的设备中的自旋波。

这些器件是通过将具有奇异磁性的非常薄的材料层夹在彼此之上而制成的。这创造了一个装置，如果材料中的自旋波不是所需的频率，它们就会被捕获并抵消。“这个概念是新的，但很容易实施，”论文的第一作者秦华军博士解释说，“诀窍是制造优质的材料，我们在阿尔托这里就有。事实上，制造这些设备并不具有挑战性，这意味着我们有很多机会从事令人兴奋的新工作。”

无线数据处理和模拟计算

加速电子设备的问题不仅仅是过热;无线传输也存在复杂性，因为无线信号需要从较高的频率转换为电子电路可以管理的频率。这种转换会减慢过程并需要能量。自旋波芯片能够在手机和 WiFi 信号中使用的微波频率下工作，这意味着它们在未来有很大的潜力用于更快、更可靠的无线通信技术。

此外，自旋波可用于在特定任务中以比电子计算更快的方式进行计算“电子计算使用“布尔”或二进制逻辑进行计算，”van Dijken 教授解释说。“通过自旋波，信息被携带在波的振幅中，这允许更多的模拟式计算。这意味着它对于图像处理或模式识别等特定任务可能非常有用。我们系统的伟大之处在于它的大小结构意味着它应该很容易集成到现有技术中。”

既然团队已经有了谐振器来过滤和控制自旋波，下一步就是为它们制作一个完整的电路。“为了构建磁路，我们需要能够将自旋波引导至功能组件，就像在电子微芯片上传导电通道的方式一样。我们正在研究制造类似的结构来引导自旋波，”秦博士解释说。