新波自旋电子学是光

微弱的信号通过一个敏感的光学显微镜研究团队检测显示实现低能自旋电子器件的一种新方法。

铁磁棒具有永久磁化，因为它们的原子倾向于使它们的电子自旋与它们的邻居相一致。具有这种性质的材料称为铁磁体。

扰动一个自旋在铁磁晶体可以掀起一波集体自旋运动在整个晶体。这种自旋波的行为类似于无线电波，使其易于在电路中携带编码的振幅和相位信息。与传统设备中的电流传输不同，这种数据流不涉及电子的移动，消除不必要的加热，这困扰着现代设备的设计。

当某些铁磁材料沉积在非磁性绝缘体上时，磁自旋垂直地从界面投射，特别是当铁磁材料作为超薄膜沉积时。这个方向使得通过静态或振荡电场激发和操纵自旋波变得简单。

然而，与片状结构的设备都有一个不同的问题。“由于自旋波信号在较薄的晶体变得更弱，他们在超薄膜是非常小的，说：”从RIKEN应急物质科学中心的Bivas Rana。由于巨大的背景噪音，用传统的电子手段很难发现它们。

Bivas Rana和他的团队已经注入到超薄磁体自旋波。

Rana和他的同事们尝试了另一种方法来消除自旋波测量中的杂散电信号。通过特殊的光学–磁力显微镜被称为克尔的显微镜，他们用变化的强度和偏振光束反射磁面与皮秒时间精度检测自旋波运动（10−12秒）和几百纳米的空间分辨率。

当研究人员测试了一2-nanometer-thick磁性薄膜的克尔显微镜，他们发现了一些意想不到的电场由一个简单的电极激励线性自旋波传播产生（图1）。这是第一次实现这一目标。由于这些自旋波激发不涉及电荷流动，这将有助于开发超低功耗的自旋电子器件。

与传统的利用磁场引起的磁场激发自旋波的方法不同，自旋波最初是在电极下的局部区域激发的。“制约激励区下电极能证明至关重要的亚微米级的自旋电子器件，因为我们可以把多个设备的电压激励彼此非常接近无串扰，”Rana解释说。“我们认为电压控制通道传播的自旋波，和通道可以被集成到任何形状的更广泛的波导。”