6月2日，我校新材料与新能源学院安红雨副教授作为第一作者和共同通讯作者在国际重要期刊Advanced Functional Materials（《先进功能材料》）上发表了题为“Spin-Torque Manipulation for Hydrogen Sensing”（自旋矩调控用于氢气检测）的研究论文。Advanced Functional Materials是涵盖电子、生物、医学、物理和工程等不同学科领域材料合成及应用研究的材料学科顶级期刊，最新影响因子为15.621。论文首次研究了新型自旋电子器件在氢气检测领域的潜在应用，为研发超高灵敏度氢气检测器件提供了理论指导。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202002897

近年来，开发自旋电子器件在科技领域的应用作为一个重要研究方向在国际上备受关注。自旋电子学技术通过调控与操纵电子的自旋和磁矩，实现逻辑运算、数据存储、磁性传感等功能，是新一代计算芯片、高速存储芯片以及精密磁传感器的核心技术。相比于传统的微电子器件，基于自旋电子学技术的自旋电子器件能耗更低、工作速度更快。氢能作为纯绿色无污染的新能源拥有广阔的应用前景，已被世界上许多国家纳入能源储备战略计划。但氢气爆炸极限很低，采用高灵敏度氢气检测器监测氢气泄漏至关重要。

这篇论文通过制备钯/铁磁体异质结电子器件，采用铁磁共振检测方法，首次揭示了钯吸氢对器件中自旋矩产生效率的影响（如图1所示）。研究发现，当在放置异质结器件的密闭容器内交替通入氢气和氩气时，自旋矩效率有很大变化，并且变化率保持稳定。

图1: a.用自旋矩-铁磁共振检测方法检测氢气对自旋矩效率影响；b.通氢气或氩气时铁磁共振曲线变化; c.反复测试下自旋矩效率变化

在研究中，测量由于钯吸氢导致的钯电阻变化和自旋矩效率变化，发现自旋矩效率的变化率是电阻变化率的10倍左右（如图2所示）。这为控制自旋电子器件中自旋矩的产生提供了一个全新的方法，并为研发超高灵敏度氢气检测器件提供了理论指导。

图2: a和b. 改变钯金属薄膜厚度时铁磁共振曲线变化；c. 吸收氢气时自旋矩效率变化和电阻变化的对比; d.用铂替换钯时，曲线无变化

新材料与新能源学院安红雨副教授表示，这篇论文旨在研究探索新型自旋电子器件在氢气检测领域的潜在应用，通过研究发现，采用自旋电子器件检测氢气更加灵敏，可以为开发高灵敏度氢气检测器件提供理论指导。

图文编辑：党委宣传部