新观察到的磁状态可助力研发超快存储芯片

        麻省理工学院的研究人员在一种合成晶体材料中展示了一种全新的磁性形式。他们称之为p波磁性。这一发现意义重大，因为以这种方式控制电子自旋的能力为开发更快、更节能的“自旋电子”存储设备作为当前电子产品的替代品提供了一条有希望的途径。

        NiI2 三角晶格上的螺旋磁序（浅蓝色箭头）（黑色球体代表 Ni 原子）实现了电切换的 p 波磁性（白色锯齿线）

       在普通铁磁体中，其原子中的电子都具有相同的自旋方向。在反铁磁体（例如某些金属合金和金属氧化物）中，电子具有交替自旋，这导致它们不表现出宏观磁化。

       在一片薄如晶片的碘化镍晶体样品中，研究团队观察到镍原子的自旋在整个材料晶格中呈螺旋状排列。这种独特的螺旋排列模式可以沿两种不同的方向旋转，并且可以通过圆偏振光束产生的微弱电场进行切换。

       这对于开发高效的新设备（例如计算机的内存芯片）非常有用。“有了这样的自旋电流，你可以在设备层面上做一些有趣的事情，例如，你可以翻转磁畴，从而控制磁位，”上个月发表在《自然》杂志上的论文作者、研究员里卡多·科明（Riccardo Comin）解释说。“这些自旋电子效应比传统电子器件更高效，因为你只是移动自旋，而不是移动电荷。这意味着你不会受到任何产生热量的耗散效应的影响，而这正是计算机发热的根本原因。”

       概括来说，自旋电子学是一个相对较新的领域，它利用电子自旋的方向来存储信息并执行逻辑运算——类似于我们在当今的电子器件中利用电流的流动来表示“1”和“0”。以下是两分钟内对这个概念的简单解释：

       研究员宋倩认为，由于这一特性只需要控制很小的电场，“P波磁体可以节省五个数量级的能量。这是一个巨大的进步。”

       要在未来的设备中切实利用这种新型磁性，还有很长的路要走。最大的挑战在于，这种特性是在约 60 开尔文（-351 华氏度/-213 摄氏度）的超低温下观察到的。我们需要找到在室温下表现出 P 波磁性的材料，才能将其应用于下一代存储芯片。但至少现在我们知道该寻找什么了。

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