9月6日晚，中国科学院大学“科学前沿进展名家系列讲座III”第572讲举行。中国科学院物理研究所研究员韩秀峰应邀作题为《从“自旋电子学”到“磁子学”》的学术报告，围绕微电子学、自旋电子学与磁子学的发展脉络，系统介绍了磁子学领域的基础研究、器件发展及其在新型信息技术中的应用，为师生呈现了这一前沿领域的发展图景。
韩秀峰研究员长期从事自旋电子学、磁子学及相关器件研究。1993年获吉林大学博士学位，曾先后在日本、美国和爱尔兰开展自旋电子学相关研究。2003年获国家杰出青年科学基金资助，2007年和2010年两次获得国家自然科学基金委创新研究群体基金资助，并于2007年入选“新世纪百千万人才工程”国家级人选。韩秀峰研究员在自旋电子学、磁子学及新型自旋电子器件等领域取得了一系列重要成果，曾获北京市科学技术一等奖、亚洲磁学联盟奖等荣誉，2024年入选欧洲科学院物理学外籍院士。
报告开始时，韩秀峰研究员从微电子学、自旋电子学和磁子学的发展出发，介绍了三类信息技术的基本概念及发展特点。结合隧穿磁阻（TMR）等典型自旋相关效应，韩老师介绍了自旋电子学在信息存储、信息处理和磁传感等领域的应用，并展示了团队在基于TMR效应的磁敏传感器、磁性随机存储器以及自旋逻辑器件等方面的研究成果。随着信息技术不断向高速度、低功耗和高集成度方向发展，韩老师进一步讨论了从自旋电子学走向磁子学的研究意义，引出以磁子作为信息载体的新型信息技术。
韩老师围绕磁子学中的典型物理效应与器件展开介绍。首先介绍了基于Pt/YIG/Pt异质结的磁子晶体管及相关研究，随后重点介绍了YIG/Au/YIG体系中的磁子阀效应（MVE）和YIG/NiO/YIG体系中的磁子结效应（MJE）。相关研究实现了对磁子输运行为的调控，为磁子信息传输与器件应用提供了新的研究基础。报告中还介绍了团队在磁子发生器、磁子探测器和磁子晶体管等方面的研究成果，展现了磁子学从基础物理现象向功能器件发展的探索过程。
在此基础上，韩老师进一步介绍了磁子共振隧穿和磁子场效应晶体管等研究内容，并围绕磁子转移力矩（MTT）效应，介绍了相关磁性异质结构中的研究进展。报告还进一步延伸至自旋轨道力矩（SOT）及其在新型磁性器件中的应用，并介绍了基于SOT的磁性隧道结（SOT-MTJ）等相关研究。
在自旋电子学与人工智能交叉应用方面，韩老师还介绍了基于SOT-MTJ的概率可调人工神经网络以及其在跨感知交互学习方面的研究探索。通过利用自旋器件自身的物理特性实现概率信息处理，为人工智能计算提供了新的硬件实现路径，也体现了自旋电子学与人工智能、新型计算等领域不断深入的交叉融合。此外，报告中还介绍了纳米环自旋随机数发生器、自旋发光二极管以及纳米环自旋微波探测器和振荡器等新型自旋电子器件，展示了自旋相关物理效应从基础研究向信息存储、信息处理、传感和微波等多种应用场景拓展的可能性。
报告最后，韩秀峰研究员对微电子学、自旋电子学和磁子学进行了系统比较与总结。从电子电荷到电子自旋，再到磁子等磁性激发，信息技术不断拓展可利用的物理自由度。韩老师结合相关研究进展，对磁子学及新型自旋器件在信息存储、信息处理、人工智能、传感与微波器件等领域的发展前景进行了展望。在提问环节，现场同学围绕磁子器件和学习建议等方面与韩老师进行了深入交流。韩老师强调本科生一定要学好数理基础，珍惜学习的机会，享受学习的过程。
本次讲座以“从自旋电子学到磁子学”为主线，按照微电子学、自旋电子学、磁子学的发展脉络，从隧穿磁阻等基础物理效应出发，逐步深入磁子阀、磁子结、磁子晶体管等新型器件，并延伸至自旋轨道力矩器件和人工神经网络等前沿应用，展现了基础物理、材料科学、器件工程与信息技术交叉融合的发展趋势，为师生了解自旋电子学与磁子学领域的前沿研究进展提供了新的视角。（文/图 景浩然）
