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據(jù)IEEE報(bào)道，一種被稱為反鐵磁體（antiferromagnets ）的奇怪磁性材料是下一代計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的有希望的候選者�，F(xiàn)在，科學(xué)家們?cè)谶@些材料中發(fā)現(xiàn)了磁性效應(yīng)，可以幫助它們以比當(dāng)前設(shè)備更高的速度和能源效率運(yùn)行。

標(biāo)準(zhǔn)磁鐵的粒子在磁性上都沿同一方向取向。因此，它們的磁極性會(huì)影響周圍環(huán)境。相比之下，反鐵磁體在自然界中比普通磁體豐富得多，其顆粒在整個(gè)材料中以相反的方向排列。這導(dǎo)致反鐵磁體對(duì)其環(huán)境幾乎沒有磁性影響。

反鐵磁體可用于最先進(jìn)的磁阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (MRAM)，該存儲(chǔ)器使用永磁體存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，這與基于動(dòng)態(tài)和靜態(tài) RAM（也稱為 DRAM 和 SRAM）的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器技術(shù)不同。關(guān)于儲(chǔ)存電荷。MRAM 可以以類似于 DRAM 和 SRAM 的速度讀取和寫入數(shù)據(jù)，但 MRAM 消耗更少的功率，并且與閃存一樣，是非易失性的，這意味著它不需要穩(wěn)定的電源來保留數(shù)據(jù)。

基于鐵磁體的 MRAM 的一個(gè)問題是外部磁場如何無意中篡改它們的數(shù)據(jù)。此外，相鄰的鐵磁體會(huì)相互干擾，除非它們之間有足夠的距離，這限制了 MRAM 擴(kuò)展到更高密度以降低成本的能力。

“反鐵磁體在超快磁記錄方面具有巨大潛力”

基于反鐵磁體的 MRAM 可以避免此類問題。此外，反鐵磁體的磁性表明基于反鐵磁體的 MRAM 可以比基于鐵磁體的 MRAM 快數(shù)千倍地寫入和重寫數(shù)據(jù)。

“反鐵磁體在超快磁記錄方面具有巨大潛力，”該研究的主要作者、德國康斯坦茨大學(xué)的物理學(xué)家Davide Bossini說。

在內(nèi)部，反鐵磁體通常被分成許多更小的區(qū)域，稱為domains，其中相反的磁極以有序的方式排列。“域很難操縱，”Bossini 說。

反鐵磁疇通過稱為domain walls的過渡區(qū)域彼此分開。到目前為止，人們對(duì)domain walls如何影響反鐵磁體的磁性知之甚少，尤其是在對(duì)超快操作有用的各種動(dòng)力學(xué)過程中。

在這項(xiàng)新研究中，Bossini 和他的同事們研究了當(dāng)氧化鎳的反鐵磁晶體暴露于僅持續(xù)飛秒或千萬億分之一秒的超快激光脈沖時(shí)會(huì)發(fā)生什么。

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，疇壁可以幫助操縱被稱為自旋波的磁振蕩。具體來說，domain walls可以幫助耦合通常不會(huì)相互作用的不同頻率的自旋波，并在不同的域中進(jìn)行。

“我們的研究結(jié)果表明，域不是需要避免和忽視的麻煩，而是為反鐵磁體提供了額外的可能性，”Bossini 說。

這些發(fā)現(xiàn)表明，耦合構(gòu)成自旋波的準(zhǔn)粒子，稱為磁振子，可以幫助在反鐵磁體內(nèi)傳輸信息。這反過來可能導(dǎo)致在超快時(shí)間尺度上用磁振子完成計(jì)算，能量耗散極其有限。“不需要需要昂貴且技術(shù)上具有挑戰(zhàn)性的納米制造技術(shù)的復(fù)雜界面，”Bossini 說。

Bossini 說，未來的研究可以設(shè)計(jì)具有各種不同定制域結(jié)構(gòu)的反鐵磁體，以探索它們的性能。

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這將會(huì)是下一代存儲(chǔ)的候選？

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