近期，我校物理系刘要稳教授领导的科研小组在微磁与自旋电子学研究领域取得了重要进展。科研小组发现在纳米尺度的磁性薄膜器件中，自旋极化电流可以直接驱动磁涡旋结构的极性发生翻转，该过程伴随着一个“涡旋和反涡旋对的产生和湮灭”的物理新机制，在同行中引起强烈反响。
据介绍，1996年理论预言的“自旋转矩效应”的和2000年的实验验证被国际磁学界认为是继“巨磁阻效应（2007年获诺贝尔物理奖）” 之后的又一里程碑式的新发现。当自旋极化电流通过纳米尺度的磁性薄膜器件时，电流所产生的自旋转矩效应可驱动薄膜磁矩发生翻转。该翻转过程的微观机理研究是目前磁学界的一个重要的研究热点，其原因在于不仅在理论上提出了自旋电流调控薄膜磁矩的物理新理念，而且预计将很快发展出相应的新型自旋电子器件，如电流直接操控的磁性随机存储器等。刘要稳教授及其合作者自2002年以来一直致力于自旋转矩效应的研究，并取得了一些重要研究成果，先后在Applied Physics Letters上发表论文5篇。
近来，刘要稳教授与德国优利希研究中心的Riccardo Hertel等人，采用微磁模拟技术研究发现，在直径为几百纳米的磁涡旋圆盘薄膜结构上，沿薄膜面内方向施加一个脉冲自旋极化电流，可实现磁涡核极性的翻转。研究显示，在极化电流作用下，首先在原磁涡旋的涡核区域附近磁矩发生形变，生成一对与原涡核极性相反的新生涡旋和反涡旋对，随后该反涡旋与原涡旋一起湮灭，使极性相反的新涡核保留下来，从而完成磁涡核的极性翻转。与传统的磁场驱动模式相比，这种电流直接驱动模式更具诱人前景，它有望在高密度存储单元阵列中更为简单准确地实现对目标单元的局域定位操控，且不构成对近邻单元的影响。这一研究结果被Applied Physics Letters杂志选为封面论文予以报道，同时该论文被APL杂志统计为2007年9月份发表的论文中下载量“Top 20 Most Downloaded Articles”之一；论文发表一年来，已被国际同行在世界性物理杂志上多次他引。另外，在自由层磁涡核的极性翻转、磁性隧道结、自旋阀器件中提高自旋转矩效应、降低临界翻转电流方面，刘要稳教授与其合作者在世界性物理类杂志发表了相关论文，并在做进一步研究。
