新传媒网由加州大学河滨分校研究人员领导的国际团队在如何实现和利用铁磁体中的超快自旋行为方面取得了重大突破。这项研究题为“铁磁体中的自旋惯性和自振荡”，发表在《物理评论快报》上，并被编辑推荐，为超高频应用铺平了道路。
如今的智能手机和电脑以千兆赫的频率运行，这是衡量它们运行速度的指标，科学家们正在努力让它们运行得更快。这项新研究发现了一种利用传统铁磁体实现太赫兹频率的方法，这可能会带来运行速度快一千倍的下一代通信和计算技术。
铁磁体是一种电子自旋方向一致的材料，但这些自旋也会围绕这个方向振荡，从而产生“自旋波”。这些自旋波对于新兴的计算机技术至关重要，在处理信息和信号方面发挥着关键作用。
领导这项研究的物理学和天文学副教授伊戈尔·巴苏科夫 (Igor Barsukov) 说： “当自旋振荡时，它们会由于与电子和铁磁体晶格的相互作用而产生摩擦。”
“有趣的是，这些相互作用还会导致自旋获得惯性，从而产生一种称为章动的额外类型的自旋振荡。”
巴苏科夫解释说，章动发生在超高频率下，这对未来的计算机和通信技术非常有吸引力。他说，最近，物理学家对章动振荡的实验证实让磁学研究界兴奋不已。
“现代自旋电子学应用利用注入磁体的自旋电流来操纵自旋，”该论文的第一作者、Barsukov 集团的前研究生、现任 HRL Labs, LLC 的科学家 Rodolfo Rodriguez 说道。
Barsukov 和他的团队发现，注入“错误”符号的自旋流可以激发章动自振荡。
“这些自持振荡对下一代计算和通信技术具有巨大的前景，”论文合著者 Allison Tossounian 说道，她最近还是 Barsukov 集团的本科生。
根据 Barsukov 的说法，自旋惯性在运动方程中引入了二阶时间导数，使得一些现象变得违反直觉。
“我们设法协调了自旋电流驱动的动力学和自旋惯性，”他说。“我们还发现了铁磁体和亚铁磁体中的自旋动力学之间的同构，即平行，这可以通过利用这些领域之间的协同作用来加速技术创新。”
在亚铁磁体中，两个反向平行自旋晶格通常具有不相等的自旋量。Barsukov 表示，具有反向平行自旋晶格的材料最近作为超快应用的候选材料而受到越来越多的关注。
“但仍存在许多技术挑战，”他说。
“过去几十年来，我们对铁磁体的自旋电流和材料工程的理解取得了显著进展。再加上最近章动现象的确认，我们看到了铁磁体成为超高频应用的绝佳候选材料的机会。我们的研究为共同探索最佳材料和设计高效架构以实现太赫兹设备奠定了基础。”
