自旋——未来的科技明星

 磁与电宛如一对孪生兄弟，难以分离，原子是物质的基本单元，原子核以及组成原子核的基本粒子都具有磁矩，但其中中子、微中子等具有磁矩却没有电荷，从此角度考虑，磁比电更具有普适性，然而，人们对电的了解更胜于磁，追其原因，人们的日常生活离不开电，如：电话、电灯、电视、电脑、电动机等，人们没有进一步思考电流是如何产生的，最基本的原理是磁通量的变化产生电流，反之，电流产生磁场，因此，通常磁与电是相互关联的。磁的基本单元是自旋磁矩，电荷与自旋都是电子的本征特性，以往人类社会的发展，从物理的观点看来主要利用电子具有电荷的特性，如电工学奠定了第二次产业革命（电气化）的基础；电子学与微电子学奠定了第三次产业革命（信息化）的基础，而自旋的作用仅体现在磁性材料及其器件中，例如电气化中的发电机、电动机、变压器等离不开磁性材料，同样，信息化中储存信息离不开磁盘、磁带等。在电工学、电子学与微电子学中主要研究电场调控下的电子电荷的运动，没有涉及到电子的自旋。人们不禁要问：为什么同样是电子本征特性的自旋在电子输运过程中不呈现呢？