1、探秘曲线磁学：从基础理论到前沿应用

最新推荐文章于 2025-11-11 11:57:05 发布

s1t2u3

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分类专栏：曲率如何重塑磁学文章标签：曲线磁学曲率效应磁纳米线

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探秘曲线磁学：从基础理论到前沿应用

1. 曲线磁学的起源与发展

在物理学的广阔领域中，曲率和拓扑效应的研究由来已久。早期，当我们谈及这些效应时，首先想到的是宇宙学以及著名的爱因斯坦广义相对论，这一研究方向已有约100年的历史。到了20世纪50年代，随着DNA双螺旋结构的发现，曲率和手性成为了分子生物学的热门话题，并推动了软物质物理学的相关研究。

然而，曲率效应在凝聚态物理中的出现相对较晚。直到20世纪70年代，Jensen、Koppe和da Costa才开始在量子力学中考虑曲率效应。电子在弯曲的导线或表面上的运动受到额外的量子几何标量和矢量势的影响，从而产生了许多有趣的现象。大约40年前，这一理论主要具有学术意义，当时微电子学是可能受益于该理论的主要技术领域，但那时的晶体管和其他组件在几何形状上是平坦的。

如今，情况发生了巨大变化。现代纳米电子芯片基于3D晶体管架构以及芯片内和芯片间的3D互连，以提高封装密度、能源效率和速度。这种技术转变刺激了对曲线和3D中尺度系统的深入研究，这些研究活跃于量子系统、半导体、狄拉克材料、光子学和等离子体学等领域，用于芯片内的多级通信。

在磁学领域，曲率效应直到20世纪90年代才引起研究界的关注。与依赖刚性硅片的微电子和纳米电子学不同，磁数据存储已经在机械柔性磁带上进行了100多年。即使在现在，最先进的记录概念，如基于磁畴壁或斯格明子的赛道存储器，通常也以几何弯曲的3D磁线形式呈现。令人惊讶的是，曲线磁学理论直到2014年才由Gaididei及其同事提出，用于描述弯曲磁壳基态的变化。