可连接至电气装置的电源线或信号线的附加单元或线缆的制作方法

本发明涉及电气工程以及更改各种电气装置的电气属性和特性的方法。通常，也可以说本发明涉及磁电子学和自旋电子学。

背景技术：

英国数学家oliverheaviside早在19世纪末就已经对长的导电体和线缆中的信号传递属性的优化进行了计算。他提议在电话线缆上添加感应线圈，这导致了自感应的增加和信号失真的减少。基于heaviside的结果，物理学家m.i.pupin为电话业务开发了所谓的“加感(pupinization)技术”，直到二十世纪七十年代仍在使用。在传递线路的两端添加了单独的pupin加载线圈。这样，传递线路中的电感会增加，它具有许多优点：降低了信号衰减，缩短了传播时延(因此，提高了语音的清晰度)，并且同样减轻了传递线路之间的串扰。加感线圈也可以验证线缆以均匀的间距放置。在实践中，加感线圈是由具有环状基部的双重缠绕的线圈形成的。在实践中，pupin的发明将所使用的电话线缆的可用长度大约增加了一倍。

在量子力学中，“自旋”是指基本粒子的特性特征，类似地对应于经典力学中的角动量。自旋在表示自旋的量子数“s”可以是整数或者半整数的意义上是量化量。更精确地说，费米子(例如电子、质子以及中子)的自旋是半整数，而玻色子(例如光子)的自旋是整数。例如，电子的自旋可能以两种不同的状态存在；即，-1/2或者+1/2。玻色子是遵循bose-einstein统计量的基本粒子，而费米子遵循fermi-dirac统计量以及pauli排除原则。简单地说，可以将自旋视为是指基本粒子绕特定的旋转轴线的旋转移动。

自旋电子学是指通常在电子和电荷的处理中利用它们的自旋的技术，这样使得可以按期望的方式来控制电子，即，控制电流。而自旋极化是指对电子电流进行操纵以对准电子的自旋。简单地说，提供了绕同一轴线旋转的一组电子，这其中的一个类似是相干激光。如果电流是通过以这种方式操纵的电子的移动形成的，那么可以说该电流是所谓的自旋电流。这样的电流几乎以光速传播很少有损耗，从而区别于由电荷载流子所形成的传统电流。

最普遍的是，自旋电子学是随所谓的薄膜技术而得到使用的。利用电子的自旋效应的这种薄膜技术的一个示例是所谓的gmr(“巨磁阻”)。该gmr基于交替沿不同的方向磁化的铁磁金属层和非铁磁金属层。该效应是基于以下事实来利用电子的自旋特性的：具有与磁导体的磁场对准的自旋的电子与具有相反的自旋的电子相比不同地散射。这取决于导体，哪种类型的电子散射更多。在最简单的情况下，gmr效应可以利用这样的三个材料层构成，即，以相反的方向磁化的两个铁磁层以及在这两个铁磁层之间的非铁磁层。在这种情况下，设置有特定自旋的电子在第一层中散射，而设置有特定的第二自旋的电子在第三层中进一步散射。由此可见，该结构的电阻变得非常强。例如在计算机的硬盘读取器中利用了gmr技术。

公报“murakami,nagaosa,zhang:dissipationlessquantumspincurrentatroomtemperature,science,vol.301,2003年8月7日公布”(下文中：“murakami”)描述了室温下的自旋电流效应。murakami从理论上讨论了在室温下以及特定的半导体(例如硅、锗以及砷化镓)中自旋电流的发展。

所谓的自旋霍尔效应是指按使相反符号的自旋在半导体的不同边缘上累积的方式，将在半导体中移动的电子累积在半导体样品的不同侧面，这有点像在经典霍尔效应中。在没有外部磁场的情况下可以发展成这种效应。另一方面，可以通过强的外部磁场消除已经产生的自旋霍尔效应。除了半导体之外，最近也已经利用金属观察到这种效应。

在现有技术中，通过使用旋转磁场也已经产生了自旋电流，该旋转磁场可以在没有通过电荷载流子形成的发展的电流的情况下产生。在这种情形下，可以通过使用单独的电压来产生自旋电流。这样，例如可以生成所谓的自旋场效应晶体管，参见guo等人在2003年3月31日发表的公报："quantumspinfieldeffecttransistor",phys.rev.b67,092408。

在2007年11月21发行的公报"electricalinjectionanddetectionofspin-polarizedcarriersinsiliconinalateraltransportgeometry",appliedphysicsletter,vol.91中提出了在硅中产生强自旋电流的一种方法。在该公报中，硅设置有用于馈送和检测的触点，这些触点利用彼此垂直的磁场进行了磁化。作为最后的结果，在硅中形成了仅仅包含自旋电流而非电荷电流的沟道。

公报wo2012/020167(“spindeco1”)公开了一种通过在金属电导体材料(例如铜线)上制造薄碳涂层来产生自旋电流的方法。碳层的厚度可以是10nm…100μm。该碳层可以包括石墨烯或碳纳米管结构。

美国专利公报us9,379,317(“bowen”)公开了一种自旋极化电流源，或者换句话说，“自旋注入装置”。bowen将极化自旋注入有机层中，然后在实践中，将电流源连接至极化自旋注入装置，该装置能够根据电子的自旋从将这些电子从电流源中滤除。所使用的有机材料示例是酞菁(phthalocyanine(＝c32h18n8))。一种可能的结构包括两个基板、两个有机层以及所述有机层之间的中间层。bowen指定该装置的操作在高于-220℃的温度下发生。基板的第一面可以包括：钴、镍、铁、具有4d和/或5d型金属的铁合金或钴合金或者至少一种磁性氧化物。有机层可以包括碳或邻二氮杂菲(phenanthroline)。图2中的有机层的第二面与地之间的空间可以包括另一有机材料。

“xiuwenzhang,qihangliu,jun-weiluo,arthurj.freeman&alexzunger,hiddenspinpolarizationininversion-symmetricbulkcrystals,naturephysics10(2014)387-393.doi:10.1038/nphys2933”(zhang)公开了非磁性3d晶体中的自旋极化。zhang指出，自旋极化效应源自特定的原子位不对称。它指出自旋极化应当存在于具有中心对称晶体的材料中。

“dissipationlessspincurrentbetweentwocoupledferromagnets,weichen,peterhorsch,anddirkmanske,phys.rev.b89(2014)1-10”(chen)公开了，如果两个耦合的铁磁体的磁阶未对准，则自旋电流将以无耗散的方式在这两个耦合的铁磁体之间流动。均匀静磁场是产生未对准的配置的一种方法。根据chen的公开，金属和绝缘铁磁材料均可获得这种效应。

现有技术中在产生自旋电流方面的主要问题是它们需要外部方式或源来生成自旋电流。通常，这些包括不同的自旋泵排布结构(广义上可以将该自旋泵排布结构视为自旋电子学中的累积器的对应物)和例如在控制自旋方面使用外部磁场和/或电场。

技术实现要素：

本发明介绍了一种可连接至电气装置的电源线或信号线的附加单元。其特征在于，所述附加单元包括：

-导电材料；和

-涂层，所述涂层处于所述导电材料的至少一个表面上或者处于所述至少一个表面的一部分上，其中，所述涂层包括具有非中心对称晶体结构的材料，该材料当受到在将所述附加单元连接至所述电气装置的所述电源线或者信号线时出现的电场影响时，导致在所述导电材料和所述涂层中的至少一者内产生极化效应。

在本发明的实施方式中，当将所述附加单元电连接在电源线或信号源线与所述电气装置之间时，所述附加单元充当向所述电气装置馈送自旋极化电流的自旋源单元。

在本发明的实施方式中，所述附加单元与所述电气装置的电源线或信号源线并联连接。

在本发明的实施方式中，所述附加单元以分路连接方式连接在所述电气装置的电力输入端或信号输入端中。

在本发明的实施方式中，所述涂层包括具有压电特性的材料。

在本发明的实施方式中，具有压电特性的材料是碳化硅或二氧化硅。

在本发明的实施方式中，所述涂层包括被配置成在受到电场影响时经历极化效应的材料。

在本发明的实施方式中，所述涂层包括铁电材料或热电材料。

在本发明的实施方式中，所述导电材料是由以下材料中的至少一种材料制造的：铜、铝、碳、铁、镍、金属合金、诸如硅、石墨、石墨烯或者碳的一些其它同素异形体的至少部分半导电的材料。

在本发明的实施方式中，所述涂层是由pzt、bifeo3、batio3、罗谢尔(rochelle)盐、氧化锌、硫化锌、氮化铝、锗酸铋或者这些物质中的至少两种物质的期望组合来制成的。

在本发明的实施方式中，所述涂层是由压电材料和抗磁性材料的混合物制造的。

在本发明的实施方式中，所述涂层被制造为具有至少两个不同的层的复合涂层。

在本发明的实施方式中，所述涂层被制造为包括被混合以形成均质(homogenous)涂层的至少两种不同物质的混合物。

在本发明的实施方式中，所述涂层还涂敷有绝缘层。

在本发明的实施方式中，将两个附加单元在ac施加下经由绝缘区域集成在一起。

在本发明的实施方式中，所述附加单元具有长方体的形式，并且在纵向成形的附加单元的相反端部中连接有输入线和输出线。

在本发明的实施方式中，所述附加单元具有经涂敷的导线的形式，或者所述附加单元被形成为形成线缆的一组经涂敷的多股线。

在本发明的实施方式中，所述涂层的厚度d是在10nm<d<0.5mm之间选择的。

在本发明的实施方式中，所述经涂敷的导电材料的长度l是在0.5m<l<2m之间选择的。

在本发明的实施方式中，所述涂层是至少两种物质的复合层结构或者混合物，其中，聚合物充当粘合剂，至少一种压电材料充当活性成分，其中，所述聚合物的质量在所述涂层的总质量的10％至60％之间选择，并且相应地，所述至少一种压电材料的质量在所述涂层的总质量的40％至90％之间选择。

在本发明的实施方式中，所述附加单元包括多个经涂敷的片材、盘或线圈的堆叠组，其中绝缘层被放置在不同的活性层之间。

在本发明的实施方式中，所述涂层被配置成，通过化学气相沉积(cvd)、物理气相沉积(pvd)、脉冲激光沉积(pld)来制造；或者通过以喷涂、用刷子涂布(spread)或者浸入膏体中沉积所述材料，并在单独的工艺阶段对沉积的材料进行干燥或热处理，来制造所述涂层。

根据本发明第二方面，介绍了一种由附加单元产生自旋极化电流并将该自旋极化电流馈送至电气装置的方法。所述方法的特征在于，所述方法包括以下步骤：

-通过涂敷导电材料并关于所述导电材料的表面的至少一部分具有涂层来制造附加单元，其中，所述涂层包括具有非中心对称晶体结构的材料，该材料当受到在将所述附加单元连接至所述电气装置的所述电源线或者信号线时出现的电场影响时，导致在所述导电材料和所述涂层中的至少一者内产生极化效应；并且

-将所述附加单元电连接至所述电气装置的信号输入线或电源线，以便产生自旋极化电流并将该自旋极化电流馈送至所述电气装置。

附图说明

图1例示了本发明的第一实施方式，其中，添加的物体采用长方体的形式，并且在该物体的两侧涂敷有物质，

图2例示了本发明的另一实施方式的截面，其中，在涂层顶部的两侧上都添加了绝缘层，

图3例示了又一实施方式中的添加的物体，其中，利用单个添加的物体来影响两条电线，

图4例示了将所添加的物体与电气装置相连接的使用情形的排布结构的实施方式，

图5例示了具有圆形横截面的导线涂敷有物质的实施方式，

图6例示了根据本发明的由涂敷有物质的导线形成的导线束，

图7例示了根据常规扬声器线的频率和具有碳化硅涂层的自旋源的阻抗曲线，

图8例示了根据本发明的常规铜线和经涂敷的铜线的电导率，

图9例示了中等20whifi功率放大器的总谐波失真(thd)测量结果，

图10例示了移动电话充电器“fwhk”的效率的测量结果，

图11例示了各种场效应晶体管(fet)的沟道电阻的测量结果，以及

图12例示了根据本发明的利用常规的线缆和利用带自旋效应的线缆的颗粒破碎机线路的功耗。

具体实施方式

本发明介绍了一种在导电材料内产生并保持电荷电流电子的明显极化的方法和排布结构。该目标是随着使用被用作导电材料的涂层材料的特定的材料来获得的。这导致电子的相干态作为该材料内的表面现象。本发明的另一个目的是将电子的这种相干自旋态注入导电线，甚至注入与自旋注入装置有电流连接的不同的电气装置。在某种意义上，本发明的概念可以广阔地描述为“黑盒”，该黑盒产生自旋并将该自旋注入导线，这能够进一步传播到更远的电气装置。黑盒的概念还包括经涂敷的导线或者一起形成线缆的一组经涂敷的金属多股线。黑盒的概念还包括经涂敷的片材、经涂敷的盘或者经涂敷的线圈的概念。而且，本发明可以以类似于具有堆叠的平面盘结构的电容器的方式来实现。这意味着可以将经涂敷的盘或膜彼此堆叠，并在这些活性层之间放置绝缘层。可以自由选择单个层(盘)的大小，但是在一个可能的实施方式中，它可以是3cm*8cm。在一个实施方式中，根据本发明的层状结构也可以采用卷状配置，例如卷式电容器。

本发明的黑盒也可以被称为还在权利要求的上下文中使用的附加单元。

在更具体的技术术语方面，在本发明中以及在本发明的研究过程期间的起点是一直使用跨被检查的材料所施加的电场，这在被检查的材料内导致极化效应。许多铁电材料和热电材料都具有这种特性，但许多其它物质在外部施加电场的情况下也以这种方式起作用。在本发明中，在导电材料中传播的电流本身充当产生电场的装置，并且对于诸如涂层的周围材料，该电流充当“外部”电场。换句话说，不需要其它外部电场源。结果，换句话说，在其中晶格结构中间的原子按偏移的位置定位(即，形成非中心对称晶体结构)的特别特征化的材料中实现了磁矩。这导致可以产生极化效应的事实。

晶格结构满足上述标准的材料的一个示例由具有压电属性的材料形成。压电属性与材料的上述非中心对称晶体结构密切相关。具有压电属性的材料的另一特定示例是碳化硅(sic)。当使用至少在一些环境条件(例如在特定的温度范围)下具体表现压电属性的材料时，这种材料(当涂敷在另一材料上时)将产生极化效应。这个事实直接导致产生具有特殊电气属性的所谓的自旋电流。这些特殊的电气属性是本发明的主要优点，并且稍后将对这些主要优点进行详细讨论。

在没有任何外部电源或电力装置的情况下，可以获得电子的自旋极化。自旋极化将在二维“通道”中产生，该“通道”是通过电场在两种材料之间的接触面中获得的，其中流过导电材料的电流会产生这种电场。

该导电材料在本申请的上下文中是使得电荷载流子能够移动的金属、半导体材料或另一种材料、或者这些材料的组合或混合物。

本发明的一个显著的优点是可以通过仅将单个操作装置添加至任何旧的或新的电气装置(而不需要任何进一步的修改或参数设定)来增强电气装置的属性。这是通过将电源电流(所述电源电流否则将被直接引入电气装置)选取到自旋注入装置中来获得的。该装置操纵电荷载流子的至少一部分电荷载流子，并且这样使所述至少一部分电荷载流子的自旋极化。将这种经操纵的电流馈送至电气装置，会将本发明的效应传递至电气装置，而无需任何其它进一步的修改。这是一项革命性的成就。

使用根据本发明的附加单元的一个优点是，它也对未来产生影响。这意味着在将黑盒连接至电气装置时，该黑盒几乎立即或者在短时段之后在电气装置中产生了所讨论的效应。此后，当从连接中去除黑盒后，即使在很长一段时间内，这种效应仍会保留在电气装置的“记忆”中。这是本发明的显著优点。这种现象与一般的极化或磁化中的现象有点相似，在一般的极化或磁化中，这种效应在所产生的效应开始后会保留更长的时间，并且即使已经将效应的来源从系统中去除，这种效应也是随着时间缓慢消失的。

其它优点是众多且实质性的，并且这些优点通常包括提高能量性能、提高效率、使能降低工作温度、增加装置的操作寿命以及电子功能的线性化。在各种数字装置中，可以提高脉冲的上升速度和下降速度。根据本公开中引用的测试的示例，无论电气装置是具有高或低的工作电压，还是该装置使用ac电流或dc电流，都可以获得所有这些优点。这使得本发明在可用性方面具有很高的通用性。

图1例示了根据本发明的用于产生自旋效应的第一实施方式。在该示例中，将产生自旋效应的物理物体称为自旋源。自旋源包括长方体形状的导电材料块1。该导电材料1可以是在电流导线中使用的任何导电材料，举例来说，如铜或铝。将长方体导电材料块1的上侧和下侧均用涂层材料2a、2b进行了涂敷。在这个实施方式中，涂层材料在导电材料1的整个顶部表面和底表面上具有均匀的厚度。

在另选实施方式中，可以例如涂敷长方体导电材料块1的四个侧面。可以涂敷长方体导电材料块1的所有表面。而且，可以通过具有中空管状的导电材料块来实现本发明，在该中空管状的导电材料块中，可以将涂层施敷至所述管的内表面或者外表面，甚或所述管的这两个表面。与仅仅圆形横截面相比，该管状结构甚至可以具有不同的横截面外形；例如也可以应用正方形、矩形或者其它特殊的外形。

这种经涂敷的导电材料的结构(举例来说，如图1的结构)可以通过具有多个经涂敷的片材、盘或者线圈的堆叠组来“倍增”，其中在不同的活性层之间需要绝缘层。该绝缘材料例如可以是空气或介电质材料。这种结构创建了一组平行的信号线或用于电力的电力线。

为了实现本发明的自旋产生效应，将涂层材料2a、2b选择成为诸如sic(碳化硅)或sio2(二氧化硅，即，石英)的压电物质，或者这些物质中的至少两种物质的选定混合物或复合物。除了活性压电物质以外，涂层材料2a、2b还可以在经多孔形成的涂层材料2a，2b中包含诸如聚合物树脂(例如粘合剂)或空气的附加成分。可以将粘合剂材料和活性压电物质(或者具有相同的活性作用的物质)进行混合，以便在涂层材料2a、2b内获得均质混合物。利用压电物质，在这点上是指至少在一些环境情形下或者在给定的温度范围或值下具有压电特性的任何材料。在实施方式中，将涂层材料选择为极化材料，即，当置于电场中时会产生极化的材料。在实施方式中，将涂层材料选择为铁电材料或热电材料。

在本发明的核心实施方式中，将涂层材料选择成包括晶体结构为非中心对称的材料。这种材料当在电场中起作用时能够自发极化。

在实施方式中，将至少两种物质的混合物选择为均质混合物。在另一实施方式中，该复合结构是由具有至少两种不同物质的至少两个层制成的，使得单个层是由单种物质制成的。在又一实施方式中，与在顶侧涂层2a中相比，在底侧涂层2b中可以使用不同的物质、所述物质的不同组合或混合比。电流供应线路通过传入导线3将电流馈送到自旋源(即，馈送到附加单元8)。对应地，自旋源的传出电流是通过传出导线4馈送的。在本发明的上下文中，导线3中的电流未受操纵，而导线4中的传出电流受到自旋源的操纵。在本发明的实施方式中，传入电流导线3和传出电流导线4都是相同的常规电流导线。在典型的排布结构中，将传入电流导线3插入电源插座，并且传出电流导线4连接至电气装置(尚未示出)。

图2例示了根据本发明的另一实施方式的垂直截面。所例示的截面将自旋源切成两半，该例示图显露了该排布结构的不同的层。该排布结构的许多部分与图1相同或者或具有相同的功能方法。传入电流导线3、导电材料1、传出电流导线4以及上涂层材料2a和下涂层材料2b都与图1的部分相同。除了这个结构，以及不同的可用物质和这些可用物质的可能混合物以外，通过在上涂层材料2a的顶部和下涂层材料2b的下面的绝缘层来进一步完成该排布结构。对应地，这些绝缘层是层5a和5b。绝缘层5a、5b的材料可以根据所使用的应用和电气参数(例如所使用的电压)来从充当电绝缘体的任何可用材料中进行选择。绝缘层的厚度是基于所施加的电压和电气安全标准法规来选择的。绝缘层5a、5b的作用是防止电击穿和通过层状结构的短路。在一个实施方式中，绝缘层也存在于电流导线3、4的连接端(就自旋源而言)与水平绝缘层的左端或右端之间，即，沿着自旋源的垂直对准的端面。这意味着自旋源的左手侧表面和自旋源的右手侧表面也可以由“延伸的”绝缘层加以保护和屏蔽。

图3例示了对施加交流电流(ac)的情形进行公开的又一实施方式，其中示出了火线和中性线(没有地线)。这两根导线是集成在应用自旋源的一个修改单元的单个结构内的。按这种排布结构，该图的上部示出了具有电流的火线3a，该电流被馈送到第一导电材料块1a中。在第一导电材料块的上表面上有第一上涂层材料2a，并且在第一导电材料块的下表面上有第一下涂层材料2b。然后，受自旋源影响的电流通过电线4a馈送出该排布结构。通过标记为从左手侧流向右手侧流动的电流“i”来强调操作的方向。

对应地，中性线的电流流过同一排布结构的下部流动。这由将“未受影响的”电流馈送至下自旋源单元的输入电线3b来表示。将该下自旋源单元表示为第二导电材料块1b，并且第二上涂层材料2a和第二下涂层材料2b对应于该排布结构的上部。“受自旋源影响的”电流通过电线4b馈送出该排布结构，由从右到左的电流“i”进行了例示。阐明ac电流在这种排布结构中的作用，电子在两条电线中来回运行，就像普通的ac电流导线一样，但电力是从左向右馈送的，意味着可以将诸如电动机的适合的机器连接至导线4a、4b。

在以材料1a、1b以及这些材料各自的涂层表示的两个自旋效应的体积之间，在第一下涂层材料与第二上涂层材料之间还存在另一绝缘区域6。该绝缘区域6的厚度和材料可以基于所施加的电气参数和电气安全标准法规来选择。在一个实施方式中，绝缘区域6的材料可以与图2的材料5a和5b相同，但这不是必需的。换句话说，绝缘区域6的材料可以在可用的绝缘材料当中自由选择。

在图3所示的ac示例中，在所公开的结构中产生的自旋效应将沿着两条导线4a、4b“传播”到连接在这些导线中的电气装置中。所述效应本身稍后将进行详细讨论。

图4例示了自旋源单元的实践系统和使用的示例。在该示例中，将电气装置选择为常规电动机9。根据本发明的用于产生所述效应的设定是简单的设定。通过在电流源与实际电气装置9之间添加“黑盒8”来使能实现所述效应。通过电源插头7、输入电线3、作为黑盒本身的自旋源单元8以及将受影响的电流馈送至电动机9的输出电线4来示出所述连接。如根据该附图可以看出，黑盒8没有替换任何现有的电缆敷设，而是将其添加至现有系统。本发明的效应是，受自旋影响的电流能够沿着输出电线4或者沿着用于远距离目标的几根连接的导线进行传播。在这种情况下，该远距离目标是电动机9。该远距离目标可以是任何选择的电动装置，例如hifi装置、高压装置或系统、电动机、发电机、任何家用电器或娱乐装置、充电装置或使用1相ac、三相ac或dc电力的任何装置以及通常还有常用的连接电缆。

当根据附加单元与电气装置之间的线缆长度来讨论所产生的效应的量值时，通常，所述效应会根据距附加单元的距离(以米为单位)而变弱。然而，一般来说，这并不是通常所应用的在电缆和信号线使用的线缆长度的障碍。

图5例示了用于产生受自旋影响的电流的另一种排布结构。该实施方式是通过使黑盒(即，根据图1至图4的自旋源)远离该排布结构并将部件3、4以及8转换成根据图5的经涂敷的线缆来创建的。所述线缆包括均匀地涂敷有涂层材料11的导电线10。在该示例中，导电线10的横截面是圆形的，就像普通的电气布线一样。在这个实施方式中，相同的自旋传播效应(如利用图1至图4的黑盒执行的)是在导线10与涂层11之间的接触面中产生的。导线10对应于部件1，而涂层11对应于组合在一起的部件2a和2b。

图1至图5中讨论的实施方式总体上公开了根据本发明的已经涂敷的单根导线。本发明可以概括为常用的线缆设计，例如成束的导线或多股线、同轴线缆、成对屏蔽线缆、多股绞合线缆，它们通常具有导线、绝缘层或薄膜和/或导电箔的不同组合。换句话说，可以利用与之前相同的制造机械来制造任何种类的电缆，所不同的是，施敷经涂敷的导线或经涂敷的平坦表面代替原始的导线或原始的平坦表面。在所有类型的线缆中都可以观察到利用本发明获得的效应。

作为本发明的被表示为彼此缠结的一束圆导线的又一实施方式，参照图6。在该示例中，存在七根导线10，每根导线都具有涂层11。将这些经涂敷的导线捆束在一起。然后，可以将捆束的导线用由绝缘材料制造的外护套13包围起来。而且，经涂敷的导线之间的内部间隙可以填充有另一绝缘材料12。另一种选择是让间隙充满空气。如果经涂敷的导线10、11各自施敷有自己的绝缘层，例如图2中所示，间隙12可以仅包括空气作为绝缘材料。然后，外护套13保护捆束的导线免受外界以及可能的潮湿和其它干扰材料的影响。

在本发明的实施方式中，在自旋源中，该自旋源的导电材料1是由以下材料中的至少一种材料制造的：铜、铝、碳、铁、镍、金属合金、诸如硅、石墨、石墨烯或者碳的一些其它同素异形体的至少部分半导电的材料。

在本发明的实施方式中，在自旋源中，涂层材料2a、2b是由以下材料中的至少一种材料制造的：当在电场中起作用时具有极化属性的任何材料，或者至少在某一温度值或温度范围内具有压电特性的任何材料。材料的具体示例有：sic、sio2、pzt、bifeo3、batio3以及罗谢尔盐(＝酒石酸钾钠四水合物(potassiumsodiumtartratetetrahydrate))、氧化锌、硫化锌、氮化铝、锗酸铋或者这些物质中的至少两种物质的期望组合。

在实施方式中，涂层材料2a、2b是由压电材料和磁性材料的混合物制造的。作为具体的示例，该混合物可以由压电材料和抗磁性材料形成。也可以将另一粘合材料施敷至所述混合物。

在本发明的实施方式中，所选择的压电材料是二氧化硅。

在本发明的实施方式中，利用用0.5米至2米的经涂敷的导线或线缆长度(意味着经涂敷的导电材料的有效长度)来实现本发明的效应。尽管如此，其它一些长度也是可行的。这也取决于所使用的线缆是单导线结构还是多导线结构，甚或利用更复杂的线缆敷设设计来实现。

在本发明的实施方式中，涂层的厚度是在10nm<d<0.5mm之间选择的。

在本发明的实施方式中，该涂层是通过几种可能的制造方法(例如化学气相沉积(cvd)、物理气相沉积(pvd)、利用短或超短激光脉冲的脉冲激光沉积(pld/us-pld))；或者通过按某一方式(例如通过喷涂、用刷子涂布或者浸入膏体中)沉积所述材料，并在单独的工艺阶段对沉积的材料进行干燥或热处理，来在导电材料的表面顶部上制造涂层。

在本发明的实施方式中，沉积的涂层是一种复合层结构，其中聚合物充当载体基质(粘合剂)，而诸如sic的压电材料充当活性成分。相应地，聚合物的量可以为10％-60％(占总涂层的质量百分比)，压电材料的量可以为40％-90％。

在本发明的实施方式中，涂层是采用粉状物质的形式来实现的，即，可以将导电材料可以浸入粉状材料中，这使能实现根据本发明的效应。可以将粉状材料放置在还放置有导电材料的盒中。这些结构也可以利用平面导电盘来获得的，其中将粉状物质例如放置在盘的顶部上，或放置在两个导电盘之间(并且可能还有周围的护套或其它覆盖结构)。也可以利用粉状物质填充导电线与该导电线的绝缘护套之间的间隙，以获得具有粉状涂层的导电线。

在实施方式中，将自旋源与电气装置并联，而不是如图4所示的串联配置。按这种排布结构，将附加单元与电气装置的相关信号线缆并联定位。换句话说，将附加单元添加至本系统，并且该附件单元不会替换电气装置电源输入方面的任何现有线缆敷设。其它可选的连接排布结构包括分路连接，其中附加单元(像线缆)可以横向位于两条电路线之间，并可能伴随有附加的电气组件(例如与该附加单元串联的线圈或电容器)。

接下来，我们将讨论能够显示自旋源的效应的不同结构的不同实践示例。返回至图1的一般结构，在第一示例中，将导电材料1从该导电材料1的底表面和顶表面都涂敷有压电材料。涂层2a的厚度显著小于导电材料1的厚度。当将电流馈送至自旋源1、2a、2b时，沿该电流的纵向方向，移动的载流子将产生电场，并且也将产生磁场。作为介电质的涂层材料将增强所产生的电场。所产生的电场将使压电材料的偶极子产生极化，使得这些偶极子具有互极化角。该互极化角可以在与所产生的电场相同的方向上对准，但是极化角也可以处于与所产生的电场正交的方向上。该极化角取决于所选择的压电材料。不管实际的极化角如何，这种物理现象导致了涂层材料获得所谓的相干自旋态的情形。涂层材料的相干自旋态继而使处于自旋极化态的导电材料的表面电子(即，当前载流子电子)对准。

而且，所谓的“趋肤效应”在本发明中也起作用。趋肤效应是以一种电子易于在导电材料的表面区域而非材料体积的内部移动的方式来对这些电子产生影响的。涂层材料的极化电场将使在接触面区域附近移动的电子产生极化，使得这些电子的自旋显著地彼此相互对准。结果是，在导电材料与涂层材料之间的接触面周围，移动了相干的一组电子，这些电子的磁轴对于整个电子组具有相同的方向。

一般而言，本发明适用于电流能够在介质内传播的任何物理装置、情形、现象或介质。

为了证明所使用的根据本发明的涂层结构的效应，我们参考以下结果图形。

图7例示了基本扬声器线缆(或线)和根据图1的原理的黑盒，其中黑盒中的涂层是由碳化硅(即，sic)制造的。该图形示出了这两个部件的根据频率的阻抗。如可以确实看到，常规扬声器线缆的阻抗根据频率线性下降。而相反，利用采用图1的结构的具有sic涂层的本发明结构，对于小于约70khz的频率，阻抗近似恒定。对于比70khz更高的频率，阻抗渐近地接近常规扬声器线的对应值。

图8例示了横截面积为1.5平方毫米且长度为1米的铜线的电导率。该导线是多股导线。该电导率被例示为频率的函数。最下方的曲线表示常规的铜线，并且该常规铜线在所示的频率范围内的电导率相当低。最上方的图形例示了一种修改的铜线系统，其中已经添加了自旋源作为添加的经涂敷的导线。依次将添加的经涂敷的导线连接至常规导线，并且从自旋馈送的常规导线测量电导率。电源首先将电流馈送至修改的导线，然后，受影响的电流传递至常规铜线。在所示频率范围内，修改后的导线的电导率增加。中间的图形再次示出了与最上方的图形相同的修改导线组合，但该测量是在稍后的时间执行的。实际上，已经将自旋源(经涂敷的导线)去除了，并且在去除之后，对常规导线执行了第二次测量。可以看出，尽管已经将自旋源去除，但电导率几乎保持与第一次测量时相同的高水平。这是一个显著结果。在实践中，在去除自旋源之后仍能看到所述效应的有效时段可以从几分钟到几周。在该时间期间电导率将缓慢地降低。

图9例示了中等20whifi功率放大器的总谐波失真(thd)测量结果。点线表示当负载为8欧姆时，根据制造商的规范在额定功率下的标称thd值。实线依次示出了当pa电源(230vac)线已经设置有采用经涂敷的电源线形式的自旋源时的测量结果。如可以从该图看出，失真值显著低于制造商的规范所提供的标称值。

图10例示了由“fwhk”制造的移动电话充电器的效率的测量结果。该充电器acp-12e可以与nokia移动电话一起使用。在四个不同的负载水平下，效率以百分比示出。下方的图形(“prisma”)例示了从大型购物中心购买的常规移动电话充电器。可以看出，效率在其最大值(在25％负载的情况下)下略低于73％。上方的图形例示了应用本发明的情形。移动电话充电器与“prisma”相同，但是另外，充电器的电源线已经连接至充当充电器的自旋源的根据本发明的经涂敷的导线。在设置有自旋源的电源线的情况下，最佳可用效率超过了76％。这种差别是所产生的自旋源的明显优点，即，由经涂敷的电源线实现的优点。

图11例示了各种场效应晶体管(fet)的沟道电阻的测量结果。在四个较大的列当中，第一列和第三列例示了各种不同的fet，这些fet的参数是在从组件分配器接收这些fet之后直接测量到的。每个较大的列包括在没有将任何自旋源连接至fet的情况下，该fet的电压、电流以及电阻值。

在第二列和第四列中，fet设置有根据本发明的自旋源单元。利用自旋源的第一次测量是在kuopio执行的(称为子列uef(ii))，并且示出了这些fet中的每个fet的沟道电阻，每个fet都连接至其电源中的自旋源。一周后，将所述fet运输至芬兰北部的kuusamo，在那里利用按测量设定连接的自旋源再次对这些fet进行测量。在kuusamo获得的沟道电阻的第一次测量结果位于子列kmo中，并且此后三天，再次以相同的排布结构测量所述fet，并且来自kuusamo的这些第二次测量结果在子列kmo(ii)中标记出。

与每个单独的fet相关的百分比值(在第一列与第二列之间；以及第三列与第四列之间)示出了在将受自旋影响的fet与没有自旋源的fet进行比较时的平均下降的导通电阻值。根据fet，它们的导通电阻随自旋源而减小，但是减小的量值针对实际的fet而不同。在第一列和第二列中最下方的fet上看到了最好的结果，在自旋源已经影响到fet之后，“irl540npbfn/100v36a”的电阻降低了14.60％。结果显示出对fet的参数值(沟道导通电阻)有明显且令人惊讶的影响，否则，如果其它测量参数是固定的(例如，当id＝300ma时)，则该参数值被认为是恒定的。

图12例示了根据本发明的利用常规的线缆和利用带自旋效应的线缆的颗粒破碎机线路的功耗。该检查是在miningschoolofouluuniversity的实验室中执行的。在左手侧数据列中，将向颗粒破碎机馈电的普通(常规)电缆的根据时间的功率值以千瓦为单位放在左侧列中。这表示现有技术的情形。与此相反，右侧列示出了组合的线缆系统的功率值，其中常规电缆已经连接至根据本发明的自旋源线缆。自旋源线缆在此处已命名为“spinx”线缆。

测量到的功耗值在该图形中进行了可视化，清楚地表明，在此实践示例中，当在系统中添加了spinx线缆时，功耗将显著减少。上方的曲线示出了常规线缆的情形，而下方的曲线示出了根据本发明的情形。还可以看出，根据显示了17分钟的结果，该情形随时间非常稳定。可以推断出，在将自旋源线缆插入后，自旋效应会传播并维持显著长的时间。这些长期效应形成了本发明的显著优点。

而且，在数据列下方示出了两种线缆配置之间的功耗的平均值。作为最终计算出的定量结果，伴随颗粒破碎线路的所消耗的功率降低约19％。这是从工业机器的真实且有形的系统中获得的显著且有利的结果。

在又一示例中，关于利用示波器研究的脉冲上升和下降时间，本发明的效应也是可见的。将urms＝12.6v的阶梯状逆变器驱动脉冲馈送至示波器。在不存在任何自旋源的情况下，脉冲的上升时间测得为680ns，并且同一脉冲的下降时间确定为600ns。然后，将同一逆变器通过自旋电源单元或导线馈入其电源。然后将具有相同的urms的输出脉冲馈送示波器，显著地，脉冲的上升时间测得为520ns，脉冲的下降时间也为520ns。当将自旋源应用于脉冲发生器时，上升时间减少了23.5％，下降时间减少了13.3％。而且，脉冲是完全对称的，这是高速电子设备中的重要因素。这些显著的改进使所有电路的延迟时间更短，并且可操作速度也更快。

图7至图12中示出的所有示例都证明，当将根据本发明的自旋源单元或导线配置在电源或信号源与实际装置之间时，或者如稍早所讨论的那样以其它方式连接至电气装置时，在电气组件、导线以及装置中将产生显著且令人惊讶的效应。

因此，本发明的优点是多种多样的，也是显著的，并且在受附接的自旋源影响的电气装置的许多电气参数和特性中可以看出本发明的效应。例如，考虑到pa系统以及一般的音频系统和装置，当使用连接至pa系统或装置的自旋源时，可以观察到音质的明显改善。通过在功率放大器与扬声器之间使用根据本发明的经涂敷的导线，可以获得并观察到对音质的相同效应。在电视广播应用中，当天线连接器与电视单元之间的电视信号线缆本身设置有上面结合本发明提出的涂层或层结构时，广播信号质量在对比度和清晰度方面得到了明显改善。

本发明的进一步的优点包括以下事实：当应用自旋源单元或导线时，缩短了脉冲状信号的上升时间和下降时间。而且，本发明可自由地应用于施加任何工作电压和频率的系统中。

另一优点是装置(举例来说，如充电器)将在较低的温度下运行(即，它们的发热更少)，导致它们甚至可以在充电器内没有过度发热的情况下增加电流。换句话说，这意味着装置内更高的电流容限，而不会存在与安全性或可操作性有关的任何风险。这也导致了充电过程将在更短的加载时间内完成的益处。而且，各种电池的强力而快速的充电为诸如电动汽车和其它车辆的新兴技术赋予了更大的前景预测。而且，即使电池的寿命即将结束(放电过多)，通常无法唤醒它们恢复正常的工作寿命，也可以利用根据本发明的负载线缆将其唤醒。

一个普遍的优点是，与仅在将附加单元实际上连接至电气装置时的时间相比，在所应用的电气装置上产生的“自旋效应”还在该电气装置内持续更久。

本发明不限于上面呈现的实施方式，而是可以在权利要求的范围内对本发明进行改变。在适用的情况下，可以将至少任何两个所附权利要求中所提及的特征组合在一起以形成新的实施方式。