据IEEE报道,一种被称为反铁磁体(antiferromagnets )的奇怪磁性材料是下一代计算机存储器的有希望的候选者。现在,科学家们在这些材料中发现了磁性效应,可以帮助它们以比当前设备更高的速度和能源效率运行。
标准磁铁的粒子在磁性上都沿同一方向取向。因此,它们的磁极性会影响周围环境。相比之下,反铁磁体在自然界中比普通磁体丰富得多,其颗粒在整个材料中以相反的方向排列。这导致反铁磁体对其环境几乎没有磁性影响。
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反铁磁体可用于最先进的磁阻随机存取存储器 (MRAM),该存储器使用永磁体存储数据,这与基于动态和静态 RAM(也称为 DRAM 和 SRAM)的标准计算机存储器技术不同。关于储存电荷。MRAM 可以以类似于 DRAM 和 SRAM 的速度读取和写入数据,但 MRAM 消耗更少的功率,并且与闪存一样,是非易失性的,这意味着它不需要稳定的电源来保留数据。
基于铁磁体的 MRAM 的一个问题是外部磁场如何无意中篡改它们的数据。此外,相邻的铁磁体会相互干扰,除非它们之间有足够的距离,这限制了 MRAM 扩展到更高密度以降低成本的能力。
“反铁磁体在超快磁记录方面具有巨大潜力”

基于反铁磁体的 MRAM 可以避免此类问题。此外,反铁磁体的磁性表明基于反铁磁体的 MRAM 可以比基于铁磁体的 MRAM 快数千倍地写入和重写数据。
“反铁磁体在超快磁记录方面具有巨大潜力,”该研究的主要作者、德国康斯坦茨大学的物理学家Davide Bossini说。
在内部,反铁磁体通常被分成许多更小的区域,称为domains,其中相反的磁极以有序的方式排列。“域很难操纵,”Bossini 说。
反铁磁畴通过称为domain walls的过渡区域彼此分开。到目前为止,人们对domain walls如何影响反铁磁体的磁性知之甚少,尤其是在对超快操作有用的各种动力学过程中。
在这项新研究中,Bossini 和他的同事们研究了当氧化镍的反铁磁晶体暴露于仅持续飞秒或千万亿分之一秒的超快激光脉冲时会发生什么。
科学家们发现,畴壁可以帮助操纵被称为自旋波的磁振荡。具体来说,domain walls可以帮助耦合通常不会相互作用的不同频率的自旋波,并在不同的域中进行。
“我们的研究结果表明,域不是需要避免和忽视的麻烦,而是为反铁磁体提供了额外的可能性,”Bossini 说。
这些发现表明,耦合构成自旋波的准粒子,称为磁振子,可以帮助在反铁磁体内传输信息。这反过来可能导致在超快时间尺度上用磁振子完成计算,能量耗散极其有限。“不需要需要昂贵且技术上具有挑战性的纳米制造技术的复杂界面,”Bossini 说。
Bossini 说,未来的研究可以设计具有各种不同定制域结构的反铁磁体,以探索它们的性能。

作者 scforum

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