研究人員已經朝著構建基於矽的計算機邁出了第一步，這種計算機的功耗僅為當今機器的一小部分。一個團隊已經將電子注入矽中，使得它們的自旋或磁取向傾向於在一個方向上對齊，而不是在另一個方向上對齊。
儘管報告的效果很細微，但矽以前從未支援過這種實現自旋電子學的嘗試——即透過電子的自旋而不是電荷來操縱電子。“對我們來說，這是半導體自旋電子學的聖盃，”特拉華大學紐瓦克分校的物理學家兼電氣工程師伊恩·阿佩爾鮑姆說，他參與了這項實驗。“只要英特爾還在用矽製造CPU，我們就必須學習如何在矽中操縱自旋。”
自旋電子學的一個承諾是大幅減少計算機中的廢熱。在普通電子學中，電場推動電子，在此過程中會散發熱量。相比之下，自旋可以自行移動或在磁場下移動，而不會產生太多熱量。但研究人員此前只證明他們可以在更小眾的半導體品種（如砷化鎵，用於手機）中可靠地控制電子自旋。
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在新裝置中，阿佩爾鮑姆和他的同事們將電子從一層鋁中注入，穿過一層薄薄的鐵磁體（永磁體），然後注入到純矽晶體中。鋁具有 50-50 的自旋向上和自旋向下電子混合物——兩種可能的取向。然而，鐵磁體會阻止一種自旋的電子，同時讓另一種自旋的電子流入矽中。
研究人員發現，他們的鐵磁體勢壘使矽具有 1% 的一種自旋型別相對於另一種自旋型別的過量，在 85 開爾文的溫度下，他們在今天線上發表在《自然》雜誌上的一篇論文中報告了這一結果。
阿佩爾鮑姆說，真正的自旋電子器件需要產生一種自旋型別的純淨流，他補充說，他預計在不久的將來會在這一方面取得“巨大進步”。“目前我們專注於基礎材料科學，”他說。“整合顯然是一個目標，但目前它還不是近期目標。”
加州大學聖巴巴拉分校的物理學家大衛·奧施洛姆說，這項實驗將研究人員為其他材料開發的相同自旋電子學工具帶到了矽中。他說，原則上，這種效應應該在室溫下起作用，這將使研究人員能夠在更真實的條件下研究矽自旋電子學。“這是一項傑出的工作，”他說。