元素百科信息频道：最近，伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校的科学家揭示了一种新的物理机制，科学家可以利用热量来控制磁的形成。与传统磁场不同，新机制依赖于热传输，为人们提供了一种控制纳米尺度磁化的新方法。
纳米磁铁控制原理
研究人员制作了一种包括两个磁层和一个传热层的多层金属自旋阀结构。”当热流通过第一层磁性材料时，就会产生电子自旋分离。我们的研究就是这样。利用这个形成磁性双极流的过程，我们可以控制第二磁层的方向。”香槟分公司材料科学与工程系主任大卫·卡西尔教授说。
纳米磁铁控制试验
“我们利用超快热导致的自旋流产生自旋转移力矩（STT）。自旋转转移力矩是铁磁体从导电到磁化的自旋角动量的转移，使人们能够使用自旋流而不是磁场来控制纳米磁铁。论文第一作者、材料科学与工程系博士周江民(音译)说。通常，电流可以通过磁层产生自旋转移扭矩。它们现在已经证明了一种由强热流产生自旋转移扭矩的机制，主要由自旋依赖的塞贝克效应驱动。塞贝克效应是一种热电现象，同一电路中两种不同材料之间的温差会产生电压。自旋依赖的塞贝克效应是指自旋电子在铁磁体中产生的类似现象。
在金属自旋阀结构中，研究人员用皮秒(万亿分之一秒)激光脉冲制造一种超快热流，量化热自旋转移。这种热流达到每平方米100GW(吉瓦，意思是10亿瓦特)，持续约50皮秒。卡西尔说:“热驱动自旋流的符号和值可以通过铁磁层的组成和传热层的厚度来控制。”。
在纳米旋转装置中，旋转和热耦合产生了一种新的物理现象，由热传输驱动的旋转转移扭矩为人们提供了一种控制局部磁化的新方法。卡西尔说：“热流分离电子旋转的物理机制与热电偶的作用和热发电机有关，热发电机可以为深空探测器提供电力。在热电设备中，热流会导致电荷分离，可用于检测温度或供电。”
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