现代计算机存储器通过切换设备内的磁性位来编码信息。现在，由新加坡国立大学电气与计算机工程学院的研究人员进行的一项开创性研究发现了一种新的有效方法，该方法可以使用“自旋波”在室温下切换磁化强度，从而实现更节能的自旋存储器和逻辑器件。
传统的电子芯片容易产生大量的“焦耳热”，这是由于电流产生高温而产生的。它是由器件内部移动电荷之间的快速运动和频繁碰撞引起的。这个严重的问题不仅会造成大量的功耗，而且还会阻碍芯片的处理速度，限制可以集成到设备中的芯片数量。
“使用电话，计算机和其他电子设备时，我们总是会遇到此类问题和不便。我们经常发现这些设备变得'热'和'慢'，而且，我们需要经常给它们充电，并且有时必须带另一个便携式充电器，”该研究小组负责人Yang Hyunsoo教授解释说。
因此，杨教授的团队没有采用传统电子学中使用的标准电子注入方法，而是创造性地使用“ 自旋波 ”来切换磁化强度。自旋波是磁性材料顺序中的传播扰动，从准粒子的角度来看，自旋波被称为“磁振子”。
该团队构建了一个双层系统，该系统由反铁磁磁振子传输通道和拓扑绝缘体自旋源组成。他们是全球首创，然后在室温下以高效率成功地演示了在相邻铁磁层中自旋波驱动的磁化切换。
基于自旋波的新开关方案可以避免电荷移动。因此，器件的焦耳热和功耗将大大降低。基于自旋波的开关技术的进步可以为节能芯片开辟一条新途径。
研究结果于2019年11月29日发表在《科学》杂志上。
这项工作的第一作者王毅博士解释说：“即使在绝缘体中，自旋波（磁振子）也可以传递自旋信息，而不涉及移动电荷。与电子自旋相比，这种独特的特性可能允许更长的自旋传播，但耗散性更低。”
王博士说：“如果我们将自旋信息从磁振子传递到局部磁化，那么我们就可以控制磁化，这可以理解为'磁振转矩'。” 就像线性力是推动或拉动一样，扭矩也可以认为是对物体的扭曲。他补充说：“因此，这种操纵磁化的新方法可用于将来的数据存储器和逻辑器件。”