當(dāng)今充滿能源需求的全球社會(huì)正努力解決如何減輕人為氣候變化的影響以及在何種條件下進(jìn)行自愿/強(qiáng)制性適應(yīng)。當(dāng)前的無(wú)化石燃料技術(shù)似乎不足/不足以應(yīng)對(duì)這一艱巨的挑戰(zhàn)。因此，從技術(shù)角度出發(fā)應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)很可能需要成熟的，大膽的，可以在技術(shù)上快速跟蹤的新物理概念。

CNRS的一個(gè)國(guó)際科學(xué)團(tuán)隊(duì)，法國(guó)的斯特拉斯堡大學(xué)和法國(guó)的洛林大學(xué)，以及瑞典的烏普薩拉大學(xué)，在兩個(gè)相互分離的研究領(lǐng)域之間鮮為人知/文獻(xiàn)記載的交集中偶然發(fā)現(xiàn)了一個(gè)這樣的概念。自旋電子學(xué)包括利用電子的量子自旋特性的下一代低功耗電子產(chǎn)品。因此，它主要涉及信息存儲(chǔ)/通信技術(shù)。量子物理學(xué)/熱力學(xué)旨在重新審視當(dāng)物質(zhì)被限制在納米尺度以展現(xiàn)量子特性時(shí)的熱力學(xué)規(guī)則，從而了解量子引擎是如何工作的。

該小組的實(shí)驗(yàn)和分析表明，有可能組裝一個(gè)發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)利用電子自旋來(lái)收集室溫下的熱波動(dòng)。參考發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖，環(huán)境溫度的收集發(fā)生在順磁(PM)中心-原子級(jí)磁體，其取向會(huì)因熱而波動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)的電極稱(chēng)為自旋電子選擇器，僅允許旋轉(zhuǎn)一圈(紅色為↑，藍(lán)色為↓)的電子進(jìn)行傳導(dǎo)。由于熱量將在PM中心(中部)上的電子自旋與能量分離的自旋能級(jí)混合在一起，因此PM中心與電極之間的傳輸(黃線)在每個(gè)電極的能量級(jí)不同時(shí)發(fā)生。這導(dǎo)致自發(fā)的偏置電壓V出現(xiàn)在電極之間，

該團(tuán)隊(duì)利用分析和從頭算原理在自旋引擎概念和稱(chēng)為電磁隧道結(jié)(MTJ)的固態(tài)自旋電子器件的室溫實(shí)驗(yàn)之間建立了聯(lián)系。在此，鐵磁性金屬Co和碳原子之間的界面被用作自旋電子選擇器，而碳原子取代了MgO隧道勢(shì)壘中的氧原子作為PM中心。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)，如果可以以高成功率批量生產(chǎn)此類(lèi)設(shè)備，那么在下一代存儲(chǔ)器中當(dāng)前的MgO MTJ密度下，這種概念可以產(chǎn)生連續(xù)產(chǎn)生功率的芯片，其單位功率密度比其功率密度大3倍。地球上原始的太陽(yáng)輻射?，F(xiàn)在的挑戰(zhàn)是確認(rèn)該發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的某些基本方面，通過(guò)在原子級(jí)別上控制合適的固態(tài)設(shè)備中PM中心的位置和屬性，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備可再現(xiàn)性，以實(shí)現(xiàn)CMOS后端集成(例如，感謝到MgO MTJ技術(shù)的現(xiàn)有進(jìn)展)，管理諸如熱流和互連損耗之類(lèi)的工程問(wèn)題，并大大降低了最終芯片的單位面積成本。

要使用這樣的技術(shù)解決方案在GIEC確定的11年期限內(nèi)避免氣候?yàn)?zāi)難，將需要一項(xiàng)大規(guī)模，專(zhuān)注的工作，類(lèi)似于在曼哈頓項(xiàng)目中部署的工作，將已經(jīng)從事MTJ-工作的科學(xué)家，政策制定者和工業(yè)合作伙伴結(jié)合起來(lái)基于自旋電子技術(shù)。該網(wǎng)站正在建設(shè)中的項(xiàng)目將有助于溝通。作為一種希望，從1986年至1988年自旋電子學(xué)的發(fā)現(xiàn)到首批商業(yè)化產(chǎn)品的生產(chǎn)僅用了七到九年的時(shí)間。如果解決氣候危機(jī)的方法是采用新技術(shù)，那么從現(xiàn)在開(kāi)始，應(yīng)該緊迫地考慮那些可以在技術(shù)上快速追蹤的全新物理概念，這些緊迫性和優(yōu)先事項(xiàng)是氣候?yàn)?zāi)難的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)兆。