自从计算机的体型缩小到能放在桌上或膝上时，计算机利用电磁场对数据进行编码排位的中央处理过程就有点类似于用原子刻蚀作图的过程。但与利用作图板作图一样，上述方式也存在着同样的缺点：一旦处理过程稍有变动，一切就要从头再来，而且一旦删除了某一设备，与之相关的记忆内容就会被完全清除。

目前的计算机还在持续缩小中，从原来的台式机或笔记本变成现在手持式或可穿戴式计算机，而且计算机的内存也在相应变得更小、更稳定也更具能量感应性。一群来自德雷克塞尔大学工程学院的研究人员试图利用一种新材料来实现上述改变，这种材料的磁学性能能通过开关轻松控制。

该团队深入研究了自旋电子数据存储材料的性能。自旋电子学是自旋传输电子的简称，该领域旨在利用电子的自旋特性来控制材料的磁学性能。在计算机内存中，磁学性能是关键因素，理解并掌握自旋电子学有助发现更多可能性。

计算机存储一般有两种：硬盘或者随机存取存储器（RAM）。你可以将硬盘比作是唱片机或CD机，数据被记录在某片材料如硬盘上，通过磁头进行读取，这就好比利用唱片机的磁针或CD机中的激光来读取数据；RAM存储数据则是采用二进制编码模式，外部电场推动电荷进、出电容器，从而创建不同带电模式，对数据进行编码。

这两种存储模式都需要利用外部磁场或电场来读取、写入数据；而生成外部磁场或电场都需要耗费大量能量。在台式机上，上述能耗或许不易察觉；而对笔记本或手持设备来说，基本依靠电池的续航能力。

作为硬盘和RAM存储的替代物，自旋电子存储极具吸引力的。因为它采用重写自身的方式来存储数据，摆脱了对大范围外界磁场或磁头的需求，减少了能耗，在减少了可动部件的同时提高了自身的坚固耐用性。

早在2000年自旋电子材料就被用在传感器和硬盘读取头上，只是最近人们才在探索将其直接应用于计算机内存。Taheri的团队正在研究自旋电子材料在原子水平上的特性，以期寻找到能应用于内存的合适材料。

从理论上来讲，自旋电子存储能够利用通过材料的特殊极化电流来控制电子自旋方式，采用“向上”或者“向下”的电子自旋方向而不是原来“进”“出”电容器的方式来产出二进制模式。

为了能更好地解释这种现象，该团队研究了一种层状氧化薄膜材料的物理、化学结构和磁学性能。该薄膜由伊利诺伊大学香槟分校的研究人员合成，极有可能被用于自旋电子存储中。

研究人员利用扫描透射电子显微镜、电子能量损失能谱和其他高分辨率技术观察了该薄膜的断面性能，发现这种材料呈现出不均匀电偏振现象，具有一定铁电性。

他们还采用量子力学模型模拟了不同带电状态以解释他们所观察到的现象，这些模型能帮助他们更好的理解该种薄膜材料的化学组成、物理结构与其磁学性能之间的相互作用。

新材料在线编译整理——翻译：李湖燕     校正：摩天轮