Изследователски екип от университета Фудан в Шанхай постигна пробив в изследването на клас магнитни материали, които биха могли да проправят пътя за по-бързи и по-енергийно ефективни компютърни чипове и устройства с памет.
Проучването, проведено от Държавната ключова лаборатория по повърхностна физика към университета Фудан, беше публикувано онлайн в списание Nature в четвъртък. Изследователите казват, че откритията затварят дългогодишната празнина между теорията и практическото използване на антиферомагнитни материали, които досега се смятаха за твърде трудни за контролиране за приложения в реалния свят.
Повечето съществуващи технологии за съхранение на данни, включително твърди дискове и магнитна памет с произволен достъп, разчитат на феромагнитни материали. Тези материали съхраняват информация чрез превключване на посоките на намагнитване – обикновено описвани като „нагоре“ и „надолу“ – за представяне на двоични данни или 0s и 1s.
Феромагнитните материали обаче идват с присъщи ограничения. Силните им разсеяни магнитни полета ги правят уязвими на смущения, което ограничава колко плътно могат да бъдат опаковани данните. Те също така са склонни да работят по-бавно и консумират повече енергия. Тези предизвикателства се превърнаха в големи пречки, тъй като индустрията на чипове настоява за по-малки, по-бързи и по-енергийно ефективни устройства.
Антиферомагнетиците се разглеждат като възможна алтернатива. В тези материали съседните магнитни моменти сочат в противоположни посоки, като ефективно се компенсират взаимно. В резултат на това антиферомагнитите почти не произвеждат разсеяни магнитни полета, което ги прави по-стабилни и по-подходящи за съхранение на данни с висока плътност. Те могат също така да превключват магнитните състояния много по-бързо от феромагнитите, предлагайки потенциал за значителни подобрения на скоростта в изчисленията.
Въпреки тези предимства, антиферомагнитите са изключително трудни за контролиране. Тъй като им липсва нетен магнитен сигнал, надеждното записване и четене на информация от тях остава основно техническо предизвикателство. В резултат на това експертите от индустрията често ги отхвърлят като научно интересни, но непрактични за разработване на чипове.
Екипът на университета Фудан каза, че е преодолял това препятствие. Изследователите откриха, че специален тип нискоразмерен, слоест антиферомагнетик – представен от материала хром тиофосфат или CrPS4 – може да превключва между две стабилни магнитни състояния по предвидим начин, когато се приложи външно магнитно поле. Това поведение е подобно на това на феромагнитните материали, използвани в днешните устройства с памет.
„Това означава, че можем точно да контролираме магнитното състояние и директно да го наблюдаваме с помощта на нашия самостоятелно разработен магнито-оптичен микроскоп, който отговаря на основните изисквания за четене и писане на двоични данни“, каза Wu Shiwei, професор по физика в университета Фудан и съавтор на статията.
Изследователите също така предложиха ясен критерий, който може да помогне на учени и инженери да идентифицират кои материали са най-подходящи за използване в бъдещи технологии за чипове и памет.
Индустриални анализатори казаха, че напредъкът може да подкрепи стремежа на Китай да спечели предимство в полупроводниковите технологии от следващо поколение, потенциално променяйки конкуренцията в глобалния сектор на информационните технологии.
Нашия източник е Българо-Китайска Търговско-промишлена палaта
