北京
電子設備里的熱量浪費，可能要從根源上被解決了。
瑞典皇家理工學院（KTH）的一項新研究顯示，通過簡單扭轉兩層原子級厚度的磁性材料，就能讓磁信號替代電流來傳輸信息——無需外部磁場，也無需電荷流動。這項發表在《Nano Letters》上的研究，為計算機和手機等設備的節能設計提供了一條新思路。
現有電子系統的運作方式并不復雜：電子在電路中移動，高電壓代表"1"，低電壓代表"0"。但電荷移動必然產生熱量，這正是你的手機會發燙、數據中心需要大量空調散熱的根本原因。熱量意味著能量損失，也限制了設備能縮小到什么地步。
研究團隊瞄準的是"自旋電子學"（spintronics）——一門試圖用磁性而非電荷來處理信息的領域。電子自帶一種名為"自旋"的內稟屬性，可以理解為微小的磁取向。自旋電子系統不用推動電子本身，而是利用"磁振子"（magnon）——一種在材料磁序中傳播的波——來傳遞信息。
磁振子的優勢在于不運輸電荷，因此能量損耗極低。但實際問題在于：要讓磁振子真正實用，不同的磁信號必須能被區分開、被定向引導，否則信息就會亂成一團。傳統上實現這種分離需要強磁場或復雜的材料結構，成本和功耗都不低。
KTH團隊找到的辦法出奇簡單。他們通過扭轉兩層超薄磁性材料的夾角，實現了所謂的"交錯磁性"（altermagnetism）行為——材料整體對外不顯磁性，但內部能自動分離不同方向的磁信號，讓信息通路變得可控。這種"交錯磁振子"（altermagnetic magnons）可以在沒有凈磁化的材料中定向傳播。
研究負責人、KTH教授Anna Delin指出，這種機制可能適用于未來的信息技術，在無需依賴電荷的情況下完成信息傳輸。對于正在逼近物理極限的半導體行業來說，多一條不發熱的信息通路，或許就是多一代工藝節點的喘息空間。
從實驗室到芯片工廠還有距離。但"扭一扭"就能省電的思路，至少證明了一點：在原子尺度上，幾何結構本身就可以成為功能——不需要外加能量，只需要找對角度。
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