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磁涡旋点阵可能成为数据贮存新方法

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锰硅晶体中规则磁涡旋点阵。(图片来源:慕尼黑工业大学,Christian Pfleidere)

【新三才编译首发】每日科学报导,要保持计算机更快,更小,更节能的发展势头,更快地读写和处理数据必不可少。在12月17日发行的科学杂志上,慕尼黑工业大学和科隆大学物理学家发表的论文,可能为此找到了一个解决办法: 用晶格来贮存数据。

2007年,彼得.格鲁伯格和阿尔贝.费尔特因为其研究成果导致数据读取速度大幅度提高而获得诺贝尔物理学奖。过去几年来科学家一直专注于研究如何用电流将磁信息直接写入介质中。到目前为止,这一过程需要的电流都非常高,其副作用使得很难有实际应用。

一年以前,慕尼黑工业大学的物理系克里斯田.弗莱德尔教授和他的团队在锰硅晶体中发现全新的磁结构-排列规则的磁旋涡晶格。该实验受到了科隆大学阿奇姆Rosch教授和乌得勒支大学雷姆伯特.杜因教授理论预测的推动。他们期待在自旋电子学,纳米电子元件领域不仅使用电子的电荷,而且可以利用他们的磁矩或自旋来处理信息。

克里斯田.弗莱德尔教授的小组将电流通过硅锰。用FRM II(德国海因茨迈尔—莱布尼茨中子源)的中子,他们能够观察磁涡旋点阵的扭转。更有趣的是,他们还发现了新的磁晶格。

接下来,他的团队进一步利用FRM的MIRA中子衍射确定为什么电流能使磁晶格扭转。“磁结构扭曲的原因由是量子力学效应使电流方向发生偏转,”弗莱德尔解释道。当电子通过磁场旋涡,电子的自旋和磁漩涡发生相互作用。以这种方式电流对磁旋涡施加作用,最终使其开始流动。

经过进一步测量,弗莱德尔和Achim Rosch的团队证明新发现的磁涡旋晶格显示的性能已在纳米技术领域被关注了一段时间。这些性能和发展新的数据存储系统有关。值得注意的是,磁旋涡非常稳定,同时和载体材料的作用非常弱,所以即使最弱的电流都可导致其移动,这可使将来数据的写入和处理速度更快,效率更高。

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