2026年6月15日——在信息技术领域，所谓的自旋电流被用于切换存储单元中的磁化状态。这项技术至关重要，因为它使得磁信息（例如智能手表中的信息）能够以极高的密度实现特别快速的写入。在充当比特位的两种磁态之间进行切换的能力，需要在最小尺度上对自旋电流进行精确控制。明斯特大学物理研究所的Maciej Bazarnik博士和Anika Schlenhoff教授现已证明，可以在原子尺度上精确调整自旋电流。该研究近期发表在《ACS Nano》期刊上。

研究人员使用了一个实验模型装置，该装置在原子尺度上复制了当今存储单元中存在的磁性隧道结。这些装置基于所谓的共振隧穿效应，在此效应中，电子相继克服两个势垒。物理学家此前已在理论上预测，在这种共振隧穿磁性隧道结中会发生微观过程，从而允许对自旋电流进行精确控制。但迄今为止，尚无合适的方法能以最高分辨率提供实验证据。明斯特的研究人员现在通过将共振隧穿方法与自旋极化扫描隧道显微镜相结合，成功实现了这一点。这种显微镜可以在微观层面读取磁信息并来回切换磁态。

该团队还证明，通过调整电压或自旋电流注入的位置，可以按需来回切换纳米磁体。Anika Schlenhoff表示：“我们的研究结果对当前数据存储技术的进一步小型化具有重要意义。” Maciej Bazarnik补充道：“我们的实验方法对于研究新型磁性材料（作为新型存储介质的潜在候选者）也至关重要。”

自旋是电子的量子力学性质。在隧穿过程中，电子穿过一个绝缘势垒，从一个磁性层到达另一个磁性层。共振隧穿是其中的一种特殊形式。在这种情况下，绝缘层内有一个导电层，它充当一种滤波器，只允许具有特定能量和特定自旋的电子隧穿。Maciej Bazarnik和Anika Schlenhoff将两个磁体之间的各层替换为真空，从而产生了特别均匀的滤波效果。同时，他们将外部磁体替换为一个纳米磁体和一个原子级尖锐的磁性显微镜尖端，从而在测量和控制中实现了原子尺度的精度。