大阪大學的研究人員與國家先進工業科學技術研究院（AIST）和格勒諾布爾阿爾卑斯大學合作，報告了一種通過高速加熱來控制納米尺寸磁體方向的有效技術。研究人員還發現，納米磁鐵會放大微波信號。該小組的成就將有助于降低磁阻隨機存取存儲器（MRAM）和人工智能（AI）設備的功耗。這將使AI設備更有效地對其內存進行讀寫，從而抑制AI功能（如機器學習和決策）的功耗。這是邁向超級智能社會的又一步。

降低功率的信息和通信設備消耗意味著他們可以繼續運行很長一段時間，即使是在發生災害時。自旋電子學是一個廣泛研究的領域，其中利用磁隧道結（MTJ）開發了MRAM技術。MRAM使用磁極的方向存儲信息，因此無需等待電源即可保留內存。使用這些技術，研究人員試圖減少AI設備的能耗。

通過使用較小的電流和電壓來控制MTJ的磁對準，可以降低器件功耗。但是，自旋轉移矩MRAM（STT-MRAM）的問題在于，當其寫入速度很高時，其電壓會使用大量功率迅速增加。

該研究小組發現，通過控制施加的電壓來改變MTJ中的磁各向異性，可以使用比STT-MRAM少的能量來寫入信息。為了使該方法可行，有必要增加壓控磁各向異性的幅度。除了尋找合適的材料之外，還尋求其他改變磁各向異性的方法。

研究人員通過焦耳加熱成功地在具有雙重絕緣層的MTJ中引起了巨大的磁各向異性變化。隨著MTJ的金屬（自由）層中的溫度升高，磁各向異性改變，因此變得可以改變磁極的方向。他們發現，磁各向異性取決于焦耳加熱引起的偏置電壓。這表明焦耳加熱引起的溫度升高改變了磁各向異性。當研究人員評估給定電場的磁各向異性變化的最大值時，熱效應的大小為300 fJ / Vm，幾乎與報告的磁各向異性快速電壓控制的最大值相同（ VCMA）使用純電子效果。盡管熱效應電流比VCMA大得多，對于高速應用，它比STT更有效。另外，該值將通過改善MTJ中的加熱系統而增加。

該研究小組還發現，利用巨大的磁各向異性變化，MTJ將微波放大。先前已經嘗試使用微波頻率磁場來進行微波放大。然而，通過常規方法獲得的微波功率為0.005，并且沒有放大。該小組在50 mT磁場和0.4 GHz微波頻率下的微波功率反射率達到1.6。也就是說，與輸入微波相比，微波放大了大約60%。

第一作者米諾利藤說，“我們的研究是利用自旋電子學器件的微波放大的第一份報告。該研究將打開的方式來開發高性能微波器件。展望未來，我們預計我們的技術將被應用到新的微波與設備高靈敏度和高輸出。這也將有助于MRAM和AI硬件的低功耗技術。”