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          磁性粒子的電操縱可實現大型高速存儲

          作者: 武漢新聞網 更新時間: 2020年04月21日 16:41:55 游覽量: 188

          簡述:

          研究人員成功地展示了一種在兩種不同的非揮發性狀態之間以極高的速度和極高的精度切換新型材料的方法。所討論

          研究人員成功地展示了一種在兩種不同的非揮發性狀態之間以極高的速度和極高的精度切換新型材料的方法。所討論的設備的物理組成部分對于外部影響(例如磁場)具有顯著的魯棒性。這些發現可能導致具有高能量效率的高速和大容量存儲設備。

          磁性粒子的電操縱可實現大型高速存儲

          1929年,理論物理學家赫爾曼·魏爾(Hermann Weyl)正在研究新推導的狄拉克方程,該方程描述了粒子物理學中的許多事物,并導致了反物質的發現。他注意到方程式暗示了無質量粒子的存在,該粒子被稱為韋爾費米子。曾經被認為是中微子的基本粒子。大約一個世紀之后的2015年,韋爾費米子終于在現實中被發現,從那以后的幾年里,物理學家不僅開始理解它,而且開始尋找其潛在用途。由固態物理研究所的Satoru Nakatsuji教授和東京大學物理系的實驗室的研究人員組成的團隊找到了一種利用Weyl費米子制造高級存儲設備的方法。

          “自旋電子學很可能會激發對技術的未來感興趣的人。從廣義上講,它可以取代并替代當今設備中的許多電子功能,”研究員Tomoya Higo解釋說。“一段時間以來,鐵磁性材料(一種以熟悉的方式工作的磁體)已被用于探索自旋電子現象。但是為此目的,有一類更好的磁性材料被稱為反鐵磁性材料,這種材料似乎較難使用,但有很多好處。”

          反鐵磁體是有趣的材料,因為它們為研究人員提供了鐵磁材料提供的許多有用特性,但由于其組成部分的獨特排列,它們很少受到外部磁場的影響。當朝著存儲設備工作時,這是一個好處,因為準確性和魯棒性很重要,但是這種特殊的安排也使按需操作材料變得更加困難。

          中津治說:“用一個簡單的電脈沖就可以像控制一個鐵磁一樣控制反鐵磁狀態,這一點也不明顯。”

          這就是Weyl費米子的來源。“在我們的樣品(反鐵錳錳錫合金Mn 3 Sn)中,Weyl費米子存在于動量空間(不是物理空間,而是數學方式表示粒子在動量空間中)的Weyl點上。這些Weyl點具有兩個可能表示二進制數字的狀態,”博士后研究員Hanshen Tsai解釋說。“我們的突破性發現是,我們可以通過向相鄰的Mn3Sn薄層以及鉑或鎢薄層施加外部電流,在這些狀態之間切換Weyl點。這種方法稱為自旋軌道扭矩切換。”

          中津次補充說:“我們的發現表明,在我們的磁鐵中發現了物理學家所追求的無質量的魏爾費米子,而且還可以對其進行電操縱。”

          由于韋爾費米子離子在Mn 3 Sn中產生的信號非常大,因此可以檢測自旋軌道轉矩切換。與基于這種技術的存儲器可以被寫入或讀取的速度相對應的切換速率約為每秒數萬億倍或太赫茲。當前的高端計算機內存每秒切換數十億次,即千兆赫茲。因此,當意識到這一點時,它可能會導致性能大幅提升,但是還有一段路要走。

          Higo說:“ 我們的研究面臨兩個重大挑戰。一個挑戰是優化Mn 3 Sn薄膜的合成。另一個挑戰是找出開關機制。” “我們很興奮,不僅因為我們發現了一些有趣的現象,而且因為我們可以期望我們的發現在未來可能具有重要的應用。通過創造新的材料,我們發現了可以導致新設備的新現象。我們的研究充滿了夢想。”

          文章鏈接:http://www.yfgarden.cn//jksh/30691.html

          文章標題:磁性粒子的電操縱可實現大型高速存儲

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