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科技日報北京12月22日電 (記者張佳欣)反鐵磁资料在信息處理與內存芯片技術領域具有廣泛應用远景。據最新一期《天然》雜志,美國麻省理工學院科研團隊僅运用光就在反鐵磁资猜中實現了磁態轉換,創造出一種新式且耐久的磁態。這一技術為研讨人員供给了操控磁性的強大东西,有助於設計更快、更小、更節能的內存芯片。
反鐵磁體由自旋方向替换的原子組成,每個原子的自旋方向都與其相鄰原子的自旋方向相反。這種上、下、上、下的順序根本抵消了自旋,使反鐵磁體總磁化強度為零,從而不受任何磁力影響。
假如能用反鐵磁资料制造成內存芯片,就可將數據“寫入”资料的微觀區域,即磁疇。在給定磁疇中,自旋方向的某種装备(例如,上—下)代表經典的比特“0”,而另一種装备(下—上)則代表“1”。在這樣的芯片上寫入數據,能抵挡外部磁場的干擾。
由於磁疇的穩定性,反鐵磁體可整合到未來的內存芯片中,使這些芯片能耗更少、佔用空間更小,同時存儲和處理的數據更多。但是,將反鐵磁资料應用於存儲技術的一個首要障礙在於,如何故牢靠方法操控反鐵磁體,使其從一種磁態轉換到另一種磁態。
此次,團隊运用太赫茲激光器直接影响反鐵磁资猜中的原子。激光器的振蕩頻率被調至與资料原子間的天然振動相匹配,從而改變原子自旋的平衡,使其向一種新的磁態轉變。
所用资料為FePS3——一種在臨界溫度(約118K)時轉變為反鐵磁相的资料。他們將组成的FePS3樣品置於线K及以下溫度。然后,他們讓一束近紅外光穿過有機晶體,將光轉換為太赫茲頻率,從而產生太赫茲脈沖。之后,他們將這束太赫茲光對准樣品。
在屡次重復實驗中,團隊觀察到,太赫茲脈沖成功地將本来為反鐵磁性的资料切換到了一個新的磁態。這一轉變出人意料地耐久,甚至在激光關閉后仍能持續數毫秒。
與傳統磁性资料比较,新式磁性资料往往具備更杰出的磁功能,如更高的磁導率、更低的損耗等。它們為電子元器件領域注入了新的生机與無限或许。例如,我們的手機變焦鏡頭通過微型電機來運轉,這種電機裡就有數顆米粒巨细的稀土永磁资料。在磁存儲領域,上述研讨中的反鐵磁资料則有望改进存儲芯片的設計。不斷涌現的新式磁性资料,正推動電子元器件朝更小尺度、更高功能、更低功耗方向升級,為各類電子設備持續迭代供给重要支撐。
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