近日，來自日本理化學(xué)研究所的物理學(xué)家們展示了如何通過用新型磁性材料取代傳統(tǒng)磁性材料來制造更快、更低功耗的存儲(chǔ)設(shè)備。

在傳統(tǒng)的硬盤驅(qū)動(dòng)器中，磁盤必須在物理上移動(dòng)才能讀取和寫入數(shù)據(jù)，但這樣做的缺點(diǎn)是運(yùn)行速度較慢，而且容易受到機(jī)械問題的影響。與之相比，更好的方法是舍棄機(jī)械裝置、轉(zhuǎn)而使用電流來移動(dòng)磁區(qū)之間的“墻壁”——磁性材料中的微觀區(qū)域，磁矩在其中以一致的方式排列——利用這種原理，人們有望實(shí)現(xiàn)制造快速、低功耗的存儲(chǔ)設(shè)備。

日本理化學(xué)研究所新興物質(zhì)科學(xué)中心的YoshichikaOtani解釋道：“就硬盤驅(qū)動(dòng)器而言，你需要一個(gè)必須以物理方式移動(dòng)的小線圈，但是對(duì)于基于磁區(qū)壁的設(shè)備，你不需要任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)。相反，磁區(qū)壁本身會(huì)移動(dòng)，你可以通過電子方式讀取和寫入信息，而無需任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)。”

此前，電流磁區(qū)壁設(shè)備的研究一直在使用鐵磁磁區(qū)進(jìn)行，其中所有磁區(qū)中的自旋都是平行的，而且需要很高的電流密度來推動(dòng)磁區(qū)壁移動(dòng)，這會(huì)導(dǎo)致高能耗；這些磁區(qū)還會(huì)產(chǎn)生雜散磁場(chǎng)，這使得將它們壓縮到較小的空間中變得具有挑戰(zhàn)性，從而使設(shè)備微型化變得困難。

現(xiàn)在，Yoshichika和他的同事展示了一種基于“反鐵磁材料”構(gòu)建磁區(qū)壁設(shè)備裝置的新方法，克服了這一困難。自旋沿交替方向排列的反鐵磁磁區(qū)可以克服這兩個(gè)問題，但是它們的凈磁場(chǎng)較低是一把雙刃劍——對(duì)于設(shè)備的微型化是有益的，但它們使得操控和檢測(cè)這些磁區(qū)變得困難。

他們的秘訣是使用“非共線反鐵磁體”，其中亞晶格矩形成簇狀磁性八極子（如下圖所示），這與更常用的具有兩極、類似于微型長條磁鐵的磁性偶極子形成對(duì)比。利用這種結(jié)構(gòu)，該研究團(tuán)隊(duì)能夠?qū)⒋艆^(qū)壁的速度加快到750米每秒，而只需消耗移動(dòng)鐵磁磁區(qū)壁所需電流密度的百分之一左右。