在《自然通訊》最近發表的一篇文章中，由 CIC nanoGUNE 納米器件小組研究人員領導的一個國際團隊成功實現了基于電壓的磁化切換和磁電自旋軌道納米器件的讀取。這項研究證明了這些納米器件的原理，這些納米器件是磁電自旋軌道 (MESO) 邏輯的構建模塊，為低功耗超越 CMOS 技術開辟了新途徑。

已經提出了一種使用磁電材料進行無磁場、基于電壓的磁性切換的途徑，該磁電材料 在同一相中表現出一種以上的主要鐵磁性。在幾種可能的組合中，鐵電性??和鐵磁性的共存有望允許通過鐵電極化與電場的切換來控制磁化強度。在這一類別中，鐵酸鉍 (BiFeO 3 ) 是研究最多的材料，在室溫下表現出反鐵磁序和鐵電序之間的緊密耦合。

通往多鐵性器件的道路漫長而曲折，報道的結果很少。然而，預計此類設備可以將磁化寫入能量降低至阿焦耳范圍，與最先進的基于電流的設備相比，提高了幾個數量級。這種驅動力導致了最近提出的 MESO 邏輯，提出了一種與多鐵性材料相鄰的基于自旋的納米器件，其中磁化強度僅通過電壓脈沖進行切換，并使用自旋電荷電流轉換(SCC)現象進行電讀取。

現在，一組研究人員展示了這種設備的實驗實現。該團隊在 BiFeO 3上制造了 SCC 納米器件 ，并結合壓電響應和磁力顯微鏡分析了鐵磁 CoFe 磁化強度的可逆性，其中 BiFeO 3的極化狀態 和 CoFe 的磁化強度在切換時成像。然后研究人員將其關聯起來這是通過全電 SCC 實驗進行的，其中施加電壓脈沖來切換 BiFeO 3，反轉 CoFe 的磁化(寫入)，并根據磁化方向(讀取)測量不同的 SCC 輸出電壓。

所發表的結果支持室溫下納米器件中基于電壓的磁化切換和讀取，通過多鐵性 BiFeO 3 和鐵磁 CoFe 之間的交換耦合(用于寫入)以及 CoFe 和 Pt 之間的 SCC(用于讀取)來實現。

雖然在開關的可控性和再現性方面還需要進一步的工作，特別是關于 BiFeO 3中的鐵電和磁性結構，但這些結果為納米級磁體磁化電壓控制邁出了關鍵一步，這對于未來的低功率自旋至關重要基于邏輯和存儲設備。