磁场和温控调节自旋电流，使计算机更节能

LED将是继爱迪生发明电灯泡以来重新将开始巨大的光革命。白炽灯泡所消耗的电量大部分是以热量形式消散的。LED照明将促进巨大的能源节约，如今，我们即将在电子计算机组件方面取得类似的突破。

到目前为止, 为避免电力运行, 产生不必要的热量。如果改用旋转电流, 计算机和类似设备可以以更节能的方式运行。

来自古腾堡大学美因法 (JGU)的古莫奈博士和她的另一团队——来自日本东北大学先进材料研究所 (AIMR)的伊奇教授，共同研究发现了一个效果，以旋转电流使金属-绝缘体转变附近的磁场的电导率产生巨大变化，他们将其研究结果发表在了“Nature Materials”自然材料上，题为《反铁磁绝缘体中的自旋巨磁阻》，这种效果大大简化了基本自旋电子元件组件的设计。

触摸一台已经运行了一段时间的计算机, 你会感觉到热量。这种热量产生于电流的副作用，这是一类不受欢迎的，不可取的现象。 因为热量的产生，自然也在消耗能源。就像灯泡亮了几个小时后, 触摸会感到如此烫手, 甚至可以灼伤我们的皮肤。这是因为灯泡只转换了一小部分的能量来发光。

另一方面, LED所使用的能量几乎完全用于照明, 这就是为什么它们热量低的原因。这使得LED比传统白炽灯更节能。

同样的，不使用带电粒子组成的电流, 使用非零旋转的粒子流的计算机可以以同样的方式使其组件以执行计算。两者主要的区别是后者没有产生热量, 过程更节能。

美因法大学的古莫奈博士和东北大学的伊奇教授的研究为自旋电流奠定了良好的基础。更确切地说, 他们使用了自旋电流的概念, 并将其应用于特定的材料。

古莫奈博士将其类比我们大脑中工作的自旋电流，我们的大脑处理无法估量的信息量时, 并不会产生热量。因此, 这是一个全新的、有潜力的方向。美因茨的团队希望效仿这个模式。

电流的剧烈变化

在有电流的情况下，自旋电流的流量取决于材料本身。虽然自旋电流总是可以在铁磁材料中流动, 但在海森堡材料中, 低电阻的状态与高电阻的情况交替存在。

"我们现在已经找到了一种方法, 通过磁场和温度来控制自旋电流, 换句话说, 控制基于旋转的海森堡系统的电阻。" 古莫奈解释道。

在接近相变温度的温度下, 古莫奈和她的团队将其材料放在了一个小磁场里。虽然磁场可以改变了旋转电流的方向, 使它们在材料中传导, 但温度正好有两个效应。

一方面, 较高的温度使材料中更多的粒子处于兴奋状态, 这意味着有更多的旋转载体可以被传导, 这使得旋转运输变得更容易。另一方面, 高温使得在低磁场下操作成为可能。

因此，电阻和电流有着几个数量级的剧烈变化。"这种效应, 我们称之为旋转巨大的磁电阻或短暂的自旋巨磁电阻（SCMR）, 这将大大简化了基本自旋电子元件组件的设计, " 美因茨的科学家解释说。

这对于存储设备 (如硬盘) 尤其有趣。例如, 可以使用此效果制备自旋电流开关以及基于旋转电流的存储介质。

原文来自Nanowerk 新闻，原文题目为Energy-efficient spin current can be controlled by magnetic field and temperature，由材料科技在线团队汇总整理。