对于不以发热为应用目的的电子产品，例如手机、计算机等，我们是不希望它们产热的，一方面，这是能源的浪费；另一方面，温度升高也许会对电子在导体和半导体中的运动产生影响，甚至使得一些半导体元器件失效。并且如果一个电路或者一个器件出现局部过热的情况，也许会在电路的封装内部发生爆炸。我们在购买电脑的时候，其散热性能也是需要考虑的一个重要指标。 所以，很多科学家很早就在找电子的替代品，例如神奇的“光脑”，就是用光子作为传输的单元，光路类比于电路。 除此之外，“自旋波”也可用以传递信息。近日，麻省理工学院的研究团队在学术期刊 Science 上就发表了一种利用自旋波进行信息传递的器件研究，而且这个过程中不需要电流，也就是说不会产生“热”。 论文题目为“ Mutual control of coherent spin waves and magnetic domain walls in a magnonic device ”。文章的通讯作者、麻省理工学院电气工程和计算机科学系（ EECS ）副教授 Liu Luqiao 说：“人们开始寻求硅片之外的计算。自旋波计算是一种大有前途的替代技术”。
研究人员表示，这样的自旋波磁振子器件如果通过独到的设计是能够实现双信号输入的，即输入信号和控制信号并驾齐驱，也就是说，可以利用这样的器件组成纯用自旋波的“波电路（ wave circuit ）”。接下来，研究人员希望构建可以执行基本计算的波电路，为特定的任务提供实用的自旋波计算。在这样的波电路上进行计算，能够摆脱传统的电流带来的一系列束缚。 与此同时，Liu Luqiao 教授表示，还需要就材料进行优化，减少潜在的信号噪声，以及进一步研究通过在畴壁周围移动调节两种状态之间的切换速度。 对于自旋器件的未来研究，憨家豪也特别提到，材料可能是一个很重要的方面。 他表示：“自旋电子学的发展需要磁化状态稳定、并且能够以低功耗手段调控磁化状态和磁化动力学的磁性材料，以及能够高效产生自旋极化的材料（例如具有强自旋轨道耦合的材料）。 研究人员在之前 TMR、STT-RAM 器件成功实现生产的基础上，在各个方向都取得了相当的进展和突破，例如发现了强自旋轨道耦合的拓扑材料，以及发现了能够产生强自旋极化和超快动力学过程的物理机制（例如自旋轨道扭矩 spin orbit torque ）。但是部分材料的制备较为困难，需要特定的基片和外延生长技术。 另外，要将这些新发现的材料、物理机制结合在一个简单的器件结构中还有一定的难度，需要后续研究。” -End- 责编：黄珊 参考：[1] Jiahao Han, Pengxiang Zhang, Justin T. Hou, Saima A. Siddiqui, Luqiao Liu.Mutual control of coherent spin waves and magnetic domain walls in a magnonic device[J]. Science, 2019; 366 (6469): 1121 DOI: 10.1126/science.aau2610[2] A. V. Chumak, V. I. Vasyuchka, A. A. Serga & B. Hillebrands et al. Magnon spintronics[J]. Nature Physics, 2015, 11(6):453-461.