这种微型金属可在无需磁体的情况下切换磁性，并可能驱动电子学的未来

该研究最近发表在同行评议的科学期刊Advanced Materials（《先进材料》）上。研究人员还拥有这项技术的专利。

随着技术的持续发展，对新兴存储技术的需求也在增长。研究人员正在寻找现有存储解决方案的替代和补充方案，这些方案需要在高性能、低能耗的条件下运行，以增强日常技术的功能性。

在这项新研究中，该团队展示了一种更高效的方法，使用一种名为Ni₄W（镍和钨的合金）的材料来控制微型电子器件中的磁化。团队发现，这种低对称性材料能产生强大的自旋轨道矩（SOT）——这是操控下一代存储和逻辑技术中磁性的关键机制。

论文资深作者、明尼苏达大学双城分校电气与计算机工程系（ECE）杰出麦克奈特教授兼Robert F. Hartmann讲席教授王建平（Jian-Ping Wang）表示：“Ni₄W降低了数据写入的功耗，有可能显著减少电子设备的能源消耗。”

这项技术有助于降低智能手机和数据中心等设备的电力消耗，使未来的电子设备更智能、更可持续。

王建平课题组五年级博士生、论文共同第一作者杨一飞（Yifei Yang）说：“与传统材料不同，Ni₄W能够在多个方向上产生自旋电流，实现磁态的‘无场’切换，无需外部磁场。我们在Ni₄W单独存在以及覆钨状态下均观测到其具有多方向性的高SOT效率，这表明其在低功耗、高速自旋电子器件中具有强大的应用潜力。”

Ni₄W由常见金属制成，可使用标准工业流程生产。这种低成本材料对行业合作伙伴极具吸引力，不久或将应用于我们日常使用的技术中，如智能手表、手机等。

论文共同第一作者、ECE博士后研究员李升俊（Seungjun Lee）表示：“我们非常高兴地看到计算结果验证了该材料的选择以及SOT实验观测结果。”

接下来的步骤是在他们先前工作的基础上，将这些材料制备成更小的器件。

除了王建平、杨一飞和李升俊外，ECE团队成员还包括论文的另一位资深作者、Paul Palmberg讲席教授Tony Low，以及Yu-Chia Chen、Qi Jia、Brahmudutta Dixit、Duarte Sousa、Yihong Fan、Yuhan Huang、Deyuan Lyu和Onri Jay Benally。这项工作是与明尼苏达大学表征中心的Michael Odlyzko、Javier Garcia-Barriocanal、Guichuan Yu和Greg Haugstad，以及化学工程与材料科学系的Zach Cresswell和Shuang Liang合作完成的。

这项工作获得了领先全球的研究中心“先进信息技术自旋电子材料中心”（SMART）的支持。该中心汇聚了来自全国各地的专家，共同开发基于自旋的计算和存储系统技术。SMART是美国国家标准与技术研究院赞助的半导体研究联盟项目“nCORE”下设的七个中心之一。该研究还得到了全球研究合作逻辑与内存计划的支持。此研究是与明尼苏达大学表征中心和明尼苏达纳米中心合作完成的。