新型原子级薄材料实现磁力共存：大幅降低存储设备能耗十倍

来自 实验室仪器网

一种原子级薄材料将相反的磁力结合在一起，并将存储设备的能耗减少十倍，为未来的计算开辟了新的可能性。

研究人员在《先进材料》杂志上发表了他们的发现，展示了一种允许两种相互竞争的磁力在单个超薄晶体内共存的材料。

该材料在纳米级存储设备（芯片上的金点簇）中进行了测试，将这些力结合起来产生内部交换效应和倾斜磁排列。该材料改进了设备制造并削减了能源使用。

这项研究可能会开发出用于人工智能、移动技术和高级数据处理的新一代超高效可靠的内存解决方案。

当前的技术正在以指数级的速度产生大量数字数据，预测表明，这种计算输出可能在几十年内占全球能源消耗的近 30%。内存单元在几乎所有处理和保留信息的当代技术中都至关重要，包括计算机、车辆和医疗设备。查尔姆斯团队是全球第一个揭示一种新的分层材料如何整合两种独立磁力的人，从而将存储设备的能耗降低十倍。

磁性对于数字存储器的进步具有重要意义。通过利用受外部场和电流影响的磁性材料中的电子行为，研究人员能够制造出更快、更紧凑、更节能的存储芯片。

在单一的薄材料中发现这种磁序共存是一项突破。其特性使其非常适合开发用于人工智能、移动设备、计算机和未来数据技术的超高效存储芯片。

物理学中普遍认可两种主要磁态：铁磁性和反铁磁性。铁磁性是众所周知的现象（在普通磁铁中观察到），它会吸引铁、镍或钴等物质。在这种状态下，电子均匀排列，产生外部可见的内聚磁场。

反铁磁性需要具有相反自旋的电子，导致它们的磁态被抵消。这两种对比力的结合提供了相当大的科学和技术优势，使其成为计算机内存和传感器应用的理想选择。这通常只能通过将不同的铁磁和反铁磁材料分层成多层配置来实现。

与这些复杂的多层系统不同，我们成功地将两种磁力集成到一个单一的二维晶体结构中。它就像一个完美预组装的磁性系统，是使用传统材料无法复制的。自从磁性首次应用于记忆技术以来，研究人员一直在追逐这一概念。

存储设备需要存储信息并改变材料内电子的方向。在传统材料中，这通常涉及施加外部磁场来改变电子的方向。Chalmers的创新材料结合了产生内力和倾斜整体磁对准的相反磁力的独特组合。

这种倾斜使电子能够快速轻松地改变方向，而无需任何外部磁场。通过消除对耗电外部磁场的需求，功耗可以降低十倍。

在他们的高效存储设备中，层层二维晶体薄膜堆叠在一起。与通过化学键结合在一起的传统材料不同，这些层通过范德华力连接。该材料采用了由磁性和非磁性元素（包括钴、铁、锗和碲）组成的磁性合金，使铁磁性和反铁磁性在单一结构中共存。

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