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技术新突破：用量子学打造小型化电感器

2022-10-09 09:25:24 来源：电子变压器与电感网点击：2949

电感器等电子器件很难小型化，因为它们的有效性与尺寸成正比。基于量子力学的方法可以克服这个问题，提供许多潜在的应用。

电感器是电路的基本组成部分之一，它提供电感（与电流变化相反）。传统的电感器由缠绕在中心磁芯上的导线线圈组成。不幸的是，由于这种器件的电感与它们的横截面积成正比，因此难以在保持合理高电感的同时将它们小型化。Yokouchi等人在《自然》杂志中报告了一种量子机械电感器，被称为“涌现电感器（emergent inductor）”，它利用由电流驱动的动力学所产生的电场，来观察磁体中复杂的磁矩（自旋）结构。值得注意的是，该器件的电感与面积成反比，并且不需要线圈或铁芯，这是实际应用中非常需要的特性。

涌现（emergent）电磁是指这样的电磁，其中所产生的电磁通量由量子力学中称为贝里相的概念来描述。表现出电磁力的物理系统包括具有非共线自旋结构的磁系统，从而磁化方向随自旋位置而变化。当电子沿着这种结构流动时，它们可以与自旋的局部排列紧密耦合，并获得贝里相。然后，该相充当有效的电磁场，被称为涌现（emergent）磁场。

例如，当电子流过所谓的拓扑非共线自旋结构时，就会出现一个新的磁场，这些结构具有特殊的拓扑结构，使它们对小畸变或微扰具有鲁棒性。产生的磁场会带来电压测量中的额外信号（称为霍尔测量），该信号是由拓扑霍尔效应物理现象引起的。考虑到此类自旋结构的复杂性，此电压信号提供了一种探索广泛材料中拓扑磁态的便捷方法。