康奈爾大(dà)學科(•" δkē)學家(jiā)在測量和(hé)控制(zhì)氧§♥∏§化(huà)鎳中的(de)自(zì)旋方面進行(xíng)了(le)新¶$↔Ω嘗試，著(zhe)眼于提高(gāo)電(dià♠₩≥‌n)子(zǐ)設備的(de)速度和(hé)存儲容量。其研究論文(wén)《反₩↔©鐵(tiě)磁性Pt/NiO異質結構中自(zì)旋"₹‍♦-扭矩轉換的(de)自(zì)旋Seebeck成€£©>像》發表在《物(wù)理(lǐ)評論X》期刊上(shàng)。研₩♦↔究作(zuò)者Greg Fuchs是(shì)應用∞↔(yòng)和(hé)工(gōng)程物(wù)理(lǐ)學副教授>₩，其專業(yè)之一(yī)是(shì)自(z‍✔™ì)旋電(diàn)子(zǐ)學--研究自(zì)旋(一(yī)種可(↓φΩkě)以記錄信息的(de)角動量)：控制(zhì)電(diàn)子(zǐ)的(δ≠✘de)磁性。Fuchs和(hé)研究團隊正在努力了(le)解如(rú)何測量¥≈'和(hé)操縱這(zhè)種磁性。
Fuchs開(kāi)創了(le)一(yī)種名為§$​§(wèi)磁熱(rè)顯微(wēi)鏡的(de±∏)技(jì)術(shù)，而不(bù)是(shì)用(yòng)傳統♦™形式的(de)磁性顯微(wēi)鏡測量磁性，其中材料受✔ ∏γ到(dào)光(guāng)、電(diàn)子(zǐ)↕₩÷★或X射線的(de)轟擊。在這(zhè)種方法中，熱(rè)量被施加到(d→®£ào)微(wēi)小(xiǎo)區(qū)域中的(de)材料上(sh≠Ωλ™àng)，并且該區(qū)域中的(de)磁性由産生(shēng↑ ≤₽)的(de)電(diàn)壓來(lái)測量。這(≠εzhè)使得(de)研究團隊可(kě)以看(kàn)到♣↔§(dào)當操縱磁性材料的(de)自(zì)旋時(shí)會(huì)發生(≤≠shēng)什(shén)麽。研究人(rén)φ£‌λ員(yuán)一(yī)直在探索反鐵(tiě)磁性材料，這( ♦zhè)類材料的(de)獨特之處在于，它們​∑σ各自(zì)的(de)磁性元素（即根據方位記憶信息的♣≥(de)微(wēi)小(xiǎo)片段）不(bù)會(huì)産生(shē₽§♥ng)磁場(chǎng)。
因此，可(kě)以緊密地(dì)包裝在一(yī)起而不(b↔± σù)會(huì)相(xiàng)互幹擾，從(cóng)而潛在地(₹→₹βdì)實現(xiàn)了(le)高(gāo)密度存儲。反鐵(₽<tiě)磁體(tǐ)是(shì)更快(ku​₽ài)地(dì)鐵(tiě)磁體(tǐ)兄弟(dì♣™)，更傳統的(de)磁性材料，确實會(huì)産生(s♣λ↑©hēng)磁矩，反鐵(tiě)磁體(tǐ)具有(yǒu)運行(xín✔ φg)速度快(kuài)一(yī)千倍的(de)潛力。但(dàn)是(shì)理✔<¶×(lǐ)解反鐵(tiě)磁性材料的(de)行(xíng)為(♣×∏σwèi)并不(bù)容易，反鐵(tiě)磁性材料很(hěn)難研Ω‍究，因為(wèi)每隔一(yī)個(gè)自(zì)旋∞Ω¥Ω點都(dōu)在相(xiàng)反的(de)方向，所以沒有(₹✔yǒu)淨磁化(huà)。它不(bù)會(huì)産生(shēng)磁場‍✔λ(chǎng)，并不(bù)真正符合傳統的(de)磁場(chǎng)測量方≠±法。有(yǒu)專門(mén)的(de)X光(<®guāng)設備可(kě)以做(zuò)到(dào)這(zhè)一(yī)點， &↕λ但(dàn)數(shù)量不(bù)多(duō)，這(zhè)就(jiù)限制↓λ(zhì)了(le)可(kě)以進行(xíng)的(de)測量，所以選擇β$₹很(hěn)少(shǎo)。
研究團隊通(tōng)過挑選合适的(de)反π↑鐵(tiě)磁性材料（氧化(huà)鎳）設計(jì) ←©了(le)一(yī)個(gè)巧妙的(de)最終解決方案，它包含多∞§α↔(duō)個(gè)自(zì)旋面，每隔一ε∏®(yī)個(gè)自(zì)旋面的(de)自Ω‍₩≥(zì)旋指向相(xiàng)反的(de)方向÷≈"。在鉑和(hé)氧化(huà)鎳的(de)夾層中，邊界上(s&‌✔₽hàng)的(de)自(zì)旋全部平行(xíng)排£∞→★列，使得(de)研究人(rén)員(yu× án)可(kě)以使用(yòng)熱(rè)流來(lái)測量自(zì)旋的(δ&de)方向，而不(bù)會(huì)抵消信号。這(zhè)種被稱為(wèi)&​£‍×ldquo;界面自(zì)旋Seebeck效應”ε×的(de)效應以前已經在鐵(tiě)磁金(jīn)屬和(hé)絕←∏緣體(tǐ)中得(de)到(dào)證實，但(™₩λdàn)隻在反鐵(tiě)磁體(tǐ)中進行(xíng)了(le♥ ∑≈)理(lǐ)論推導。以前沒有(yǒu)人(rén)演示過它，更不(bù)用( ♠¥ yòng)說(shuō)用(yòng)标準桌面實驗室設備≠®π↑來(lái)對(duì)反鐵(tiě)磁性樣品進行(xíng)成像±✘了(le)。
反鐵(tiě)磁體(tǐ)成像使科(kē★≠$×)學家(jiā)能(néng)夠在顯微(wēi)鏡下(xià)觀察它們對("∞$®duì)外(wài)部刺激(如(rú)電(≤αΩ¥diàn)流)的(de)反應。該研究的(de)主要(yào)作(‌₽zuò)者、應用(yòng)物(wù)理(lǐ)±™學博士生(shēng)以賽亞·格雷(Isai<≠₹ah Gray)說(shuō)：這(zhè)些(xiēπ☆‌↓)細節在試圖制(zhì)造反鐵(tiě)£$¶磁記憶體(tǐ)裝置時(shí)至關重要(yào)®←±™。通(tōng)常認為(wèi)反鐵(tiě)磁體π↔λ∏(tǐ)是(shì)一(yī)個(gè)相(xiàng)當堅硬的(de)堅αα>果，這(zhè)樣一(yī)個(gè)相(xi≤ε∏¶àng)對(duì)簡單的(de)方法能(néng)奏效，實屬令人(rén) " 驚訝。這(zhè)開(kāi)啓了(le)β‍&§一(yī)個(gè)全新的(de)領域，可(©σαkě)以在反鐵(tiě)磁性裝置中做(zuò)什(s©↕hén)麽，現(xiàn)在科(kē)學家(jiā)們可(kě)以控•♣$制(zhì)這(zhè)些(xiē)材料的(de)紋理(lǐ)，♥×₹λ然後看(kàn)看(kàn)自(zì)旋是(shì)如≈¶​•(rú)何定向的(de)。