韩国研究团队在室温下发现自旋电流…为开发下一代电子器件“开闸”
KAIST与西江大学联合研究…论文登上《Nature》
生成自旋电流效率比经典力学方式提升超10倍
韩国国内研究团队首次在世界范围内发现了在室温下发生的量子力学自旋泵浦现象。
科学技术信息通信部表示，韩国科学技术院（KAIST）Lee Kyungjin、Kim Kapjin 教授和西江大学 Jung Myunghwa 教授联合研究团队在科学技术信息通信部基础研究项目等的支持下取得的这一研究成果，于30日（韩国时间）发表在国际学术期刊《自然》（Nature）上。
经典力学自旋泵浦(a)与量子力学自旋泵浦(b)示意图。自旋泵浦是指当磁性体(FM，蓝色)与非磁性体(NM，灰色)接合时产生的现象。(a)所示的经典力学自旋泵浦中，磁化强度 m(t)（粉色箭头）的大小保持不变，仅因进动运动而使自旋流向非磁性体；相反，(b)所示的量子力学自旋泵浦中，磁化强度 m(t)（粉色箭头）的大小发生变化，同时自旋流向非磁性体。图文说明及提供：Lee Kyungjin 教授 KAIST，Kim Gapjin 教授 KAIST，Jung Myunghwa 教授 西江大学。
View original image电子同时具有电学性质的电荷以及磁学性质的自旋（电子自发的量子角动量）。大多数电子器件依靠电荷电流运行，但电流流动时电子与材料内部原子发生碰撞，会产生热量，从而导致能量消耗增加和效率下降。
为克服这一问题，研究人员正利用自旋电流而非电荷电流来制造电子器件，这一领域被称为“自旋电子学（spintronics）”。实现自旋电子学技术的核心在于产生自旋电流。研究团队关注的是，自旋通过进动运动从铁磁体移动到非磁性体的自旋泵浦（spin pumping）现象。
Jung Myunghwa 教授团队制作了铁（Fe）-铑（Rh）磁性薄膜，并与 Kim Kapjin 教授研究团队合作，利用该薄膜的特性观测到了强自旋电流。Lee Kyungjin 教授研究团队则从量子力学理论上对这一现象进行了解释，并通过追加实验加以证明。
大多数量子力学现象只能在极低温下被观测到，而此次研究首次在全球范围内实现了室温下自旋泵浦现象的观测，具有重要意义。同时，该研究提出了一种相比既有经典力学方式可产生超过10倍自旋电流的方法，有望为下一代电子器件的开发作出贡献。
联合研究团队表示：“以往自旋电子学研究主要利用的是经典自旋运动，而本次研究的意义在于证明了利用自旋的量子特性，在应用层面也更加高效。”
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