本文摘要：传统的电子元件通过电荷的流动来处置数据，正如大家所熟悉的晶体管中，通电代表“1”，断电代表“0”。所以，自计算机发明者以来，电流是所有二进制电子元件基础。 然而，磁矩电子学未来将会沦为超越这一常规的新技术。图丨电子自旋该技术抛弃了电流的概念，而尝试利用电荷的另一更为基础的性质——磁矩。磁矩是基础粒子的内在秉性（intrinsicproperty）。 运用于数据处理中，我们把磁矩“向下”定义为“1”，磁矩“向上”定义为“0”。

传统的电子元件通过电荷的流动来处置数据，正如大家所熟悉的晶体管中，通电代表“1”，断电代表“0”。所以，自计算机发明者以来，电流是所有二进制电子元件基础。

然而，磁矩电子学未来将会沦为超越这一常规的新技术。图丨电子自旋该技术抛弃了电流的概念，而尝试利用电荷的另一更为基础的性质——磁矩。磁矩是基础粒子的内在秉性（intrinsicproperty）。

运用于数据处理中，我们把磁矩“向下”定义为“1”，磁矩“向上”定义为“0”。磁矩也是磁场微观起源，磁性金属的电子自旋方向完全一致，而非磁性金属的电子自旋方向恐慌。

电子自旋器件具备存储密度低、响应速度慢等优点。日后应用于，计算出来设备的运营效率、速度和存储容量都将获得很大提高，能量消耗也不会随之减少，可以缩短设备电池的使用寿命。另外，电子自旋材料并不唤起磁场，因此会对其他器件产生阻碍，处置的数据也很难被监控。

美国犹他大学的团队首次找到，有机-无机混合钙钛矿材料未来将会将磁矩电子器件从理论变成现实。该材料符合了选自器件所需的两种相反忽略的性质——较高的电子极化亲率，和较长的极化弛豫时间。也就是说，电子的磁矩方向必需能被只能转变，又能在较长时间内平稳地维持这一方向。“这是一种人们梦寐以求的电子元件，但寻找同时具备两种性质的材料太难了。

”该研究的第一作者，犹他大学的副教授SarahLi回应，“然而这种新材料却需要两者顾及。”图丨犹他大学的研究者SarahLi和Z.ValyVardeny奇迹材料有机-无机混合钙钛矿材料早就在学术界小有名气，因为它在把光能转化成为电能时效率极高。“这是一种难以置信的奇迹材料，”同为研究者的Z.ValyVardeny说，“在短短几年之内，运用这一材料的太阳能板已超过了22%的效率，而现在我们又找到了它的磁矩性质。这真是太难以置信了。

”该材料的外壳被一层轻金属元素所围困，而重元素的磁矩更容易被操纵，但是磁矩方向的保持时间却很短，这就有点失望了。“大多数人在磁矩保持时间上都不寄予厚望这种材料，说实话我们也十分吃惊，”Li回应道，“而且还不告诉测出的驰豫时间为何如此宽，但这有可能是该材料本身内禀的一种性质。

”由于电流的传送，传统手机、电脑必需用于半导体硅晶管作为材料。然而现在的集成电路更加微小简单，早已在物理性质上超过了一个微缩的下限。

这是一个老掉牙的问题（摩尔定律），要解决问题该问题，除了某种程度老掉牙方案（量子计算机），还有我们2020-03-30 主角——电子自旋材料。在该理论下，计算机需要在用于更加较少电荷的基础上处置更加多信息，而且信息量再度呈圆形指数形式下跌。

“运用电子自旋学，我们对数据的处置仍然依赖电荷的数量，而且仍然受限于晶体管的大小。唯一的容许就是电荷间磁矩的长度，当然这比晶体管的长度大得多。”Vardeny说道。

如何制取磁矩？制取电子自旋就像为一把吉他调音，只不过调音器替换成了镭射枪和平面镜。首先，研究者生产了一层杂化钙钛矿铅碘铵薄片，然后将其曝露在频率为八千万赫兹的脉冲激光之下。具体来说，激光被分为了两束。

第一束中出薄片，并把电子调制成特定的磁矩方向；第二束在一系列平面镜之间往返光线，最后以渐渐减慢的平率射向薄片以测量磁矩的弛豫时间。研究找到，钛矿铅的弛豫时间车祸的长——竟然能保持到纳秒以上（DT君回应这很长吗...）。磁矩在一纳秒之内旋转了几次，也就是说在短短一纳秒之内，信息就能被处置及储存。图丨激光器件与平面镜在测量弛豫时间之后，研究者之后开始测试其电子极化亲率，也就是探究该如何利用操纵钛矿铅的电子自旋。

“磁矩就像指南针，”Li叙述道，“当你把磁矩方向原作为‘上’，将其定义为‘1’，然后将其置放磁场中使方向转变180度，那么它就从‘1’变为了‘0’；如果转变360度，那么它就保持‘1’恒定。”他们找到在强劲的磁场下，磁矩需要旋转十次以上。Vardeny指出这一材料的潜力是极大的，它对数据的处置更慢且具备更好的随机内存(random-accessmemory)。

“最重要的话说道三次，这是一种奇迹材料”，Vardeny申明。

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