太赫兹频率下的自旋流开关

自旋电子学的技术是基于电子的自旋。从中期来看，它将取代电子设备作为技术设备的基础。德国电子同步加速器研究所的科学家Lars Bocklage发现了一种新的生产方式的超快自旋电流。他的计算，现在已经发表在物理评论快报上，表明自旋电流可以在太赫兹频率下运行——比目前所能达到的速度快一千倍。

自旋是电子的量子力学性质，是其内在角动量的一种量度。像电子中电子的电荷一样，它的自旋也可以用来处理或储存信息。这一领域的研究被称为自旋电子学，类似于电子。自旋电子器件已经被用于今天的读出磁头硬盘和磁阻传感器。然而，自旋是一个纯粹的纳米技术，由于电流只能极短的距离就失去他们携带的信息。不过，可能有一天取代电子自旋共处理信号不仅非常快，而且很能有效地。这是因为，与电子，没有电子流在自旋电子学的电流，产生的废热，从而消耗能量。

像电流一样，自旋电流可以通过涨落磁场来产生。自旋电流也可以从磁性材料中“抽”入相邻的非磁性材料；自旋电流也存在于其他物质的某个距离内。当磁材料在其谐振频率被外部磁场激发时，这种效应特别明显。这通常是在几兆赫的频率，在现代的移动通信设备或计算机处理器的操作。千兆赫兹（GHz）对应于每秒十亿振荡，太赫兹（THz）快一千倍，即每秒一兆振荡。

Bocklage的计算表明，超快自旋电流可高出一千倍的频率比迄今可能产生。令人惊讶的是，即使在共振频率不激发的情况下，自旋电流也不会降到零。“在磁化时间的快速波动补偿在磁化的幅度下降，”Bocklage解释道。“这将导致一个持续自旋流在很高的频率稳定在百分之十左右，其谐振频率的电流。利用太赫兹辐射的刺激，现在在机场和其强烈的来源是目前在现代激光研究开发的全身扫描仪，THz自旋电流会更大。”另一个优势是，太赫兹自旋电流振荡磁场与磁化一致刺激。这意味着自旋电流可以通过太赫兹磁场完全控制在外部。

电子带负电荷和自旋（上面的图片）。自旋可以指向两个不同的方向，即向上（红色）或向下（蓝色）。电流传输电荷（左下）。自旋方向相互抵消，只有电荷通过电流传输。自旋流输运自旋。对于自旋电流（右下角），不同自旋方向的电子在不同方向上运动。费用取消，只有自旋运输。（图片：L. Bocklage）。