От интересного, но бесполезного, к читаемому и записываемому: исследования антиферромагнитных материалов сделали ключевой шаг
Китайские учёные открыли механизм надёжного переключения магнитного состояния в низкоразмерных антиферромагнетиках, что открывает путь к созданию новых энергоэффективных чипов
Short Summary
Исследовательская группа из Университета Фудань обнаружила особый класс низкоразмерных антиферромагнитных материалов, которые под воздействием внешнего магнитного поля могут детерминированно переключаться между двумя устойчивыми состояниями, подобно ферромагнетикам. Это открытие, опубликованное в журнале Nature, преодолевает ключевое технологическое препятствие на пути использования антиферромагнетиков для хранения данных.
Традиционные магнитные устройства хранения используют ферромагнетики, чья намагниченность естественным образом кодирует биты данных. Антиферромагнетики теоретически позволяют создавать более плотные и быстрые устройства, но до сих пор не существовало надёжного способа контролировать направление их магнитного порядка (порядка Нееля). Исследователи выявили, что ключевым фактором является конкуренция между межслойной антиферромагнитной связью и магнитной анизотропией: сильная связь заставляет все слои переключаться синхронно.
Открытие позволяет переводить антиферромагнитные материалы из разряда «интересных, но бесполезных» в практические, «читаемые и записываемые». Это прокладывает путь к разработке нового поколения микросхем с низким энергопотреблением и высокой скоростью вычислений. Команда также предложила антиферромагнитную модель Стонера-Вольфарта и критерий для предсказания поведения материала, что создаёт теоретическую основу для проектирования будущих устройств.
Детерминированное переключение антиферромагнетиков
Обнаружен механизм синхронного (межслойно-заблокированного) переключения магнитного порядка Нееля во всём объёме материала под действием поля, аналогичный поведению ферромагнетиков
Ключевой физический механизм
Режим переключения определяется конкуренцией между силой межслойной антиферромагнитной связи и энергетическим барьером магнитной анизотропии
Универсальный «эффект разделения слоёв»
В реальных образцах переключение инициируется в областях с нечётным числом слоёв, а затем распространяется по всем слоям благодаря сильному внутрислойному обменному взаимодействию, подобно «магнитному домино»
Новая теоретическая модель
Предложена антиферромагнитная модель Стонера-Вольфарта и введён «характерный обменный размер» — критерий, предсказывающий, будет ли переключение межслойно-заблокированным или свободным
Text generated using AI
