磁性学：科学家发现旋转自旋的新方法

康奈尔大学的研究人员对测量和控制氧化镍中的自旋进行了新的研究，着眼于提高电子设备的速度和存储容量。

他们的论文“反铁磁Pt / NiO异质结构中自旋扭矩转换的自旋塞贝克成像”发表于10月22日的《物理评测X》上。

自旋电子学是高级作者Greg Fuchs的专长之一，他是应用电子与工程物理副教授，它是对自旋（一种能记录信息的角动量的类型）的研究，它负责电子的磁性。福克斯和他的团队正在努力了解如何测量和操纵这种磁性。

Fuchs开创了一种称为磁热显微镜的技术，而不是通过传统形式的磁显微镜来测量磁性，在传统形式的磁显微镜中，材料被光，电子或X射线轰击。在这种方法中，热量会在很小的区域内施加到材料上，而该区域内的磁性是通过产生的电压来衡量的。这使Fuchs的团队可以看到操纵磁性材料的自旋时会发生什么。

福斯（Fuchs Group）一直在研究反铁磁材料，它们之所以独特是因为它们各自的磁性元素-会根据其方向记忆信息的微小材料-不会产生磁场。因此，它们可以紧密地盘点在一起而不会互相干扰，从而有可能实现高密度存储。反铁磁体甚至是铁磁体的更快同胞-更传统的磁性材料确实会产生磁矩。 Fuchs说，反铁磁体的运行速度可能提高一千倍。

但是，了解反铁磁材料的行为并不容易。

Fuchs说：“反铁磁材料很难研究，因为其他所有自旋都指向相反的方向，因此没有净磁化。” “它不会产生磁场。它并不真正适合常规的磁测量方法。有专门的X射线设备可以做到，但数量不多，并且限制了您可以进行的测量。因此，您几乎没有其他选择。”

福斯（Fuchs）和他的团队通过选择正确的反铁磁材料-氧化镍-设计出了一个智能解决方案，该材料包含多个自旋平面，每隔一个平面的自旋指向相反的方向。在铂和氧化镍的三明治中，边界处的自旋都彼此平行排列，从而使研究人员可以利用热流来测量自旋的方向，而不会消除信号。

这种作用称为“界面自旋塞贝克效应”，先前已在铁磁金属和绝缘体中得到证实，但仅在反铁磁体中得到理论证明。以前没有人演示过它-更不用说它用标准台式实验室设备对反铁磁样品成像了。

主要作者以赛亚·格雷（Isaiah Gray）说：“对反铁磁材料进行成像使我们能够从微观上看到它们对诸如电流之类的外部刺激的反应。当试图制造反铁磁存储设备时，这些细节至关重要。”应用物理专业的学生。

Fuchs说：“您通常认为反铁磁体是一个很难解决的问题。让我感到惊讶的是，这种相对简单的方法行之有效。” “这为您在反铁磁设备中的工作开辟了一个全新的领域。现在我可以控制这些材料中的纹理，然后查看自旋的方向。”

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提供材料 康奈尔大学。注意：可以编辑内容的样式和长度。