自旋電子學新運用　科學家證實先前未被發現的物理現象

編譯／高晟鈞

自旋電子記憶體用於先進的電腦和衛星，其原理是利用電子固有角動量產生的磁態進行資料的儲存和擷取。根據物理運動原理，電子的自旋會產生磁流，而這種現象被稱為──自旋霍爾效應。而自旋霍爾效應在許多不同領域的磁性材料中具有重要應用，包括低功耗電子學和基礎量子力學等。

近日，研究人員提出了一種增強自旋電子學的新方法，有望為未來技術的進步提供正面幫助。

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軌道霍爾效應

日前，科學家發現電子可以透過另外一種運動模式來進行發電：軌道角動量，原理與地球繞著太陽運行的方式類似；而該研究作者Roland Kawakami將這種現象稱之為──軌道霍爾效應。

理論家預測，透過使用輕過渡金屬（具有若自旋霍爾電流的材料），軌道霍爾效應產生的磁流可以更容易沿著材料流動。然而，目前直接檢測這樣的東西是不可行的。但近期，由物理學研究生Igor Lyalin突破了這項困境。

檢測這些軌道流的困難之處在於，在於他們會與典型重金屬的自旋流混和在一起，而變得難以區分。因此，研究團隊透過將偏振光（此研究中為雷射光）反射到輕金屬鉻的薄膜上，以探測其金屬原子軌道角動量的潛在累積，從而證明了軌道霍爾效應。

經過近一年的艱苦測量，研究人員能夠檢測到清晰的磁光訊號，該訊號表明聚集在薄膜一端的電子表現出強烈的軌道霍爾效應特徵。

未來電子學的應用

作者表示，這次實驗的成果有望對未來自旋電子學產生革命性的影響。

他表示，自旋電子學的概念已經存在了20多年，儘管他在記憶體應用方面取得了巨大成功，但它的潛力遠不止於此。該領域最大的目標應該在於減少能源損耗，因為這是突破性能限制的最大因素。而利用軌道流取代自旋流將有望提高速度和可靠性，並節省大量時間與金錢，進而延長技術的使用壽命。

資料來源:scitechdaily

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