来源：伊克巴尔•皮塔瓦拉 加州大学河滨分校；电子科技大学太赫兹科学技术研究中心 曾静明 编译

    由加州大学河滨分校的研究人员领导的一个国际团队在如何实现和利用铁磁体的超快速自旋行为方面取得了重大突破。这项名为“铁磁体中的自旋惯性和自振荡”的研究发表在《物理评论快报》上，并被列为编辑建议，为超高频应用铺平了道路。

    如今的智能手机和电脑以千兆赫的频率运行，这是它们运行速度的一个衡量标准，科学家们正在努力使它们更快。这项新研究发现了一种使用传统铁磁体实现太赫兹频率的方法，这可能会导致下一代通信和计算技术的运行速度提高1000倍。

    铁磁体是一种电子自旋沿同一方向排列的材料，但这些自旋也围绕这个方向振荡，产生“自旋波”。这些自旋波对新兴的计算机技术至关重要，在处理信息和信号方面起着关键作用。

    “当自旋振荡时，由于与电子和铁磁体晶格的相互作用，它们会经历摩擦，”领导这项研究的物理学和天文学副教授伊戈尔•巴苏科夫(Igor Barsukov)说。

    “有趣的是，这些相互作用也会导致自旋获得惯性，导致另一种类型的自旋振荡，称为章动。”

    Barsukov解释说，章动发生在超高频率，这使得它在未来的计算机和通信技术中非常理想。他说，最近，物理学家的实验证实了章动振荡，这让磁学研究界兴奋不已。

    “现代自旋电子应用通过注入磁铁的自旋电流来操纵自旋，”该论文的第一作者Rodolfo Rodriguez说，他曾是Barsukov集团的研究生，现在是HRL实验室有限责任公司的科学家。

    Barsukov和他的团队发现，注入带有“错误”符号的自旋电流可以激发章动自振荡。

    “这些自激的振荡对下一代计算和通信技术有着巨大的希望，”合著者Allison Tossounian说，直到最近，他还是Barsukov集团的一名本科生。

    根据Barsukov的说法，自旋惯性在运动方程中引入了第二个时间导数，使得一些现象违反直觉。

    “我们设法协调了自旋电流驱动的动力学和自旋惯性，”他说。“我们还发现了铁磁体和铁磁体的自旋动力学之间的同构性和平行性，这可以通过利用这些领域之间的协同作用来加速技术创新。”

    在铁磁体中，通常两个反平行自旋晶格具有不等的自旋量。Barsukov说，具有反平行自旋晶格的材料最近作为超快应用的候选材料受到了越来越多的关注。

    “但依然存在许多技术挑战，”他说。

    “在过去的几十年里，我们对自旋电流和铁磁体材料工程的理解有了显著的进步。再加上最近对章动的确认，我们看到了铁磁体成为超高频应用的优秀候选者的机会。我们的研究为共同努力探索最佳材料和设计高效架构以实现太赫兹器件做好了准备。”