科學家們開發了一種高能效的策略，在室溫下可逆地改變磁鐵礦的”自旋取向”或磁化方向。在過去的幾十年裡，傳統的電子學在計算和信息技術方面已經迅速達到了它的技術極限，這就要求創新的設備超越單純的電子電流操縱。

在這方面，自旋電子學，即研究利用電子的”自旋”來執行功能的設備，是應用物理學中最熱門的領域之一。但是，測量、改變以及一般來說，利用這一基本的量子特性進行工作並非易事。

目前的自旋電子器件–例如，磁隧道結–受到高功率消耗、低工作溫度和材料選擇方面的嚴重限制。為此，東京科學大學和日本國家材料科學研究所（NIMS）的一個科學家團隊在ACS Nano上發表了一項研究，其中他們提出了一個令人驚訝的簡單而有效的策略來操縱磁鐵礦（ Fe3O4）的磁化角，這是一種典型的鐵磁性材料。

在施加外部電壓後，鋰離子流經還原-氧化晶體管並到達底部磁鐵礦薄膜，改變其電荷載流子濃度並修改鐵旋的方向。

該團隊製造了一個全固態的還原-氧化（”氧化還原”）晶體管，其中包含氧化鎂上的Fe3O4薄膜和摻有鋯的矽酸鋰電解質。鋰離子在固體電解質中的插入使得在室溫下實現磁化角的旋轉成為可能，並大大改變了電子載流子密度。通過施加電壓將固體電解質中的鋰離子插入鐵磁體，新開發的一種自旋電子裝置可以以比自旋電流注入的磁化旋轉中更低的功率消耗旋轉磁化。這種磁化旋轉是由電子注入鐵磁體導致的自旋-軌道耦合的變化引起的。”

與之前依靠使用強大的外部磁場或註入自旋尾流的嘗試不同，這種新方法利用了可逆的電化學反應。在施加外部電壓後，鋰離子從頂部的氧化鈷鋰電極遷移，在到達磁性Fe3O4層之前穿過電解質。這些離子然後插入磁鐵礦結構中，形成LixFe3O4，並由於電荷載體的改變而導致其磁化角的可測量的旋轉。

這種效應使科學家們能夠將磁化角可逆地改變大約10°。儘管通過進一步提高外部電壓實現了56°的更大旋轉，但他們發現，磁化角不能完全被調回。

科學家們開發的新型裝置代表了在控制磁化以開發自旋電子器件方面的一大步。此外，該裝置的結構相對簡單，易於製造。通過在室溫下控制由於鋰離子插入Fe3O4的磁化方向，已經使其有可能以比通過自旋電流注入的磁化旋轉低得多的功率消耗運行。所開發的元件以一種簡單的結構運行。

儘管要充分利用這種新裝置還有更多的工作要做，但自旋電子學的即將興起必將釋放出許多新穎而強大的應用。