Ученые зафиксировали магнитный переворот за 140 триллионных долей секунды

Ученые из Токийского университета впервые в истории зафиксировали кадр за кадром, как электронные спины переворачиваются внутри антиферромагнетика — материала, ранее считавшегося магнитно «невидимым». Используя сверхбыстрые электрические импульсы и синхронизированные вспышки света, команда наблюдала этот процесс в тонком слое соединения марганца и олова (Mn₃Sn) с временным разрешением в 140 пикосекунд.

Эксперимент выявил два различных механизма переключения, зависящих от силы приложенного тока. Сильный ток вызывал переключение за счет тепловых эффектов, в то время как слабый ток напрямую переворачивал спины с минимальным нагревом. Этот второй, энергоэффективный путь особенно важен, так как ранее было неясно, как именно и насколько быстро происходит неразрушающее переключение намагниченности в таких материалах.

Открытие энергоэффективного механизма прокладывает путь к созданию сверхбыстрой, энергонезависимой магнитной памяти и логических устройств нового поколения, превосходящих современные технологии. Хотя текущий рекорд наблюдения составляет 140 пикосекунд, исследователи полагают, что фундаментальный предел скорости переключения материала может быть еще ниже, и планируют продолжить эксперименты для его достижения.