有研究提出，可以用“轨道交换相互作用（Orbital exchange interaction）”替代半导体中电子自旋（spin）的旋转性质来控制磁性。所谓轨道交换相互作用，是指电子绕原子核运动时形成的轨道（轨道，orbital）之间相互影响，从而调节磁体方向和性质的现象。若将其应用于器件，有望减轻智能手机和笔记本电脑的发热问题，并加速实现耗电更少的“梦幻存储器”。
KAIST（韩国科学技术院）物理学系 Lee Gyeongjin 教授与延世大学物理学系 Kim Gyeonghwan 教授共同研究团队，利用电子的“轨道交换相互作用”，首次在全球范围内建立起一套能够自由调控磁性的全新理论体系，KAIST 于16日作出上述发布。
迄今为止，下一代存储器研究主要集中在电子的“自旋”上。自旋是电子“像微型陀螺般自转”所产生的性质，并依靠自旋方向来存储信息。同时，电子还会绕原子中心的原子核运动，进行称为“轨道”的轨道运动。
共同研究团队在研究中从理论上阐明了这样一种原理：当电流流过时产生的电子轨道能量，会与磁性体的轨道直接相互作用并传递信息。通过这一点，研究团队确认，相比现有的自旋方式，可以更高效地改变磁体的性质。
本项研究最大的成果在于，揭示了电流不仅能简单改变磁体的方向，还可以调控磁体对特定方向的偏好、旋转特性等固有物性本身。
尤其是，研究团队确认，利用轨道实现的控制效果比基于自旋的方式更为强大。这一发现显示出未来在半导体器件中，轨道有可能取代自旋而发挥核心作用，从而开启“基于轨道的电子器件”时代。
共同研究团队还同时提出了在实际实验中测量这一效应的方法，因此被评价为提高了产业界在技术层面的应用前景。
值得关注的另一点是，这一原理还可以应用于近期在学界备受关注的“交磁性（Altermagnet）”材料。
交磁性是指，原子中电子的自旋以不同方向规则排列的一种新型磁性物质。其外观并不像磁铁，但会对电子运动产生巨大影响。
得益于这一特性，交磁性可以精确控制电子状态，因此被视为有利于存储器控制以及高速、低功耗半导体器件开发的材料。在同一脉络下，研究团队建立的新理论体系有望为面向未来的逻辑器件和存储器件开发奠定坚实的理论基础。
KAIST 博士 Lee Geunhee 表示：“本研究表明，在通过电流控制磁性时，并非一定要依赖‘自旋’。”他还称：“从电子轨道运动——轨道（orbital）的角度来理解和控制磁性的全新视角，将成为开发下一代超高速、低功耗存储器的重要里程碑。”
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另一方面，本研究中，KAIST 博士 Lee Geunhee 担任第一作者，延世大学教授 Kim Gyeonghwan 与 KAIST 教授 Lee Gyeongjin 担任共同通讯作者。研究成果（论文）已于上月2日发表在国际学术期刊《自然·通讯（Nature Communications）》上。
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