自旋电子学

一个电子身上有两样本事：一个电荷，外加一份与生俱来的微小磁性，叫自旋，像一个写着“上”或“下”的标签。普通电子学只用电荷——推着电子跑来产生电流。自旋电子学的大胆设想是连那个自旋标签也一并利用，把它当作又一个承载和存储信息的把手。

诀窍在于，电流流过一块磁体后，出来时电子的自旋会被排齐，而下游的一块磁体会让这种自旋排齐的电流轻易通过、或将其挡住，取决于那块磁体朝哪个方向。把两层薄磁性膜叠在一起，你就造出一个开关：当其中一层的磁化转向时，它的电阻会剧烈翻转——这种效应叫巨磁电阻。读出这个电阻，就读出了一个被存储的磁比特的方向，又快、又只需微弱的信号。

自旋电子学之所以重要，是因为它已经在你正在用的设备里：几十年来从硬盘上读取数据的磁头，以及如今正悄悄进入芯片的磁性存储器，都建立在它之上。它的许诺是：断电也能保住内容、且比纯电荷电子学更省能的存储。老实的告诫是，干净地操控自旋很娇气——自旋会因散射而很快失去排齐——所以这个领域的大部分工作，是耐心地寻找那些能让自旋存活得足够久、足以派上用场的材料与结构。