超导体控制磁体自旋波首次实现

科技日报北京10月27日电 （记者刘霞）荷兰代尔夫特理工大学物理学家首次证明，可使用超导体控制和操纵芯片上的自旋波。最新研究不仅能让物理学家更好地理解磁体和超导体之间的相互作用，未来也有望被用于研制高能效电子产品。相关论文发表于最新一期《科学》杂志。

自旋波是磁性材料内的波，可用来传输信息。科学家一直在寻找操控自旋波的有效方法，理论预测金属电极可做到这一点，但物理学家一直未在实验室观察到。

研究团队从钇铁石榴石（被认为是地球上最好的磁铁）的薄磁层开始，在其上铺设了一个超导电极和另一个电极来感应自旋波，随后将电极冷却到-268℃，使其进入超导状态。结果发现，随着温度变低，自旋波变得越来越慢。

研究团队解释了最新实验的工作原理。自旋波产生磁场，进而在超导体中产生超电流。这股超电流对自旋波来说就像一面镜子，超导电极将磁场反射回自旋波。超电流“镜”使自旋波上下移动得更慢，从而使控制这些波变得更容易，他们可使其偏转、反射或共振。

当自旋波从超导电极下通过时，其波长会完全改变，通过稍微改变电极的温度，研究人员可非常准确地调整变化的幅度。此外，他们使用钻石内的电子作为传感器，测量自旋波的磁场从而成像。这一技术的独特之处在于，可透过不透明的超导体观察下面的自旋波，就像核磁共振扫描仪可透过皮肤观察人体一样。

研究团队强调，自旋波技术仍处于初级阶段，如要用这项技术制造节能计算机，首先必须构建小型电路。这项发现表明，超导电极可用于构建无数新的节能自旋波电路，而且基于自旋波和超导体的电路几乎不会产生热量和声波，可用作手机、量子计算机内连接设备的电路。