三、 IBM發(fā)現(xiàn)半導體電子自旋螺旋，將改變存儲技術現(xiàn)狀

　　位于蘇黎世（Zurich）的IBM研究中心（IBM Research）與瑞士聯(lián)邦理工學院（ETH）研究人員宣布，觀察到了半導體中的持續(xù)性電子自旋螺旋（persistent spin helix），此結果可能對未來信息的存儲與處理技術帶來沖擊。

　　IBM表示，該研究團隊觀察到了半導體內同步移動了數(shù)十微米（micrometer）的電子自旋，而且這些電子同步移動的模式很類似跳華爾滋的一對舞者。此外研究人員也發(fā)現(xiàn)，當同步化的電子從半導體晶格通過，能將電子自旋協(xié)調的周期延長至30~1.1納秒（nanosecond）。這樣的結果意味著可利用電子自旋取代電荷做為資料儲存與處理的基礎，如此就可克服芯片體積縮小所帶來的極限。

　　蘇黎世IBM研究中心的納米系統(tǒng)研究團隊物理學家Gian Salis表示：“舉例來說，就算一開始所有的電子對都是由面朝北方的“女舞者”開始移動，過了一會兒之后，所有旋轉的電子對都會被導往不同的方向。我們現(xiàn)在能鎖定那些“舞者”旋轉的速度以及移動的方向，如此就能透過完美的“編舞”，讓某個特定區(qū)域的“女舞者”面朝同樣的方向。”

　　這種控制以及操縱、觀察電子自旋的能力，是未來開發(fā)以自旋為基礎、可利用電氣編程的晶體管之重要步驟。而鎖定電子自旋的概念早在2003年就被提出，自從那時候開始，有一些實驗也曾發(fā)現(xiàn)可進行該種鎖定的跡象，但迄今一直都沒有被直接觀察到。研究團隊是利用自旋軌道的交互作用來取得同步化，并以短雷射脈沖來監(jiān)測數(shù)千個電子自旋。

　　通常這類電子自旋的旋轉都是隨機的、而且方向性松散，科學家現(xiàn)在則能觀察到那些自旋是如何巧妙排列成一種規(guī)律的條紋狀（stripe-like）圖案，也就是所謂的持續(xù)性電子自旋螺旋。以上實驗是利用ETH所提供，經過精密設計的超純凈砷化鎵 （gallium arsenide）來進行。

　　不過要想將自旋電子研究成果商業(yè)化，還有非常多障礙需要克服；其中一個就是自旋電子研究通常需要在低溫之下進行，好將電子自旋與周遭環(huán)境之間的交互作用降到最低。IBM研究人員的實驗就是在凱式溫度40度（Kelvin，攝氏零下233度）進行；這項實驗成果論文（Direct mapping of the formation of a persistent spin helix）發(fā)表在8月號Nature Physics期刊。