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磁性漩渦結構使數據處理更高效

來源:《自然—物理學》       更新時間:2012-2-28 11:23:22
 
  據美國物理學家組織網近日報道,德國慕尼黑工業大學和科隆大學的物理學家開發出一種移動和讀取材料中磁性漩渦數據位的電子方式,能使構建一個數據位所需的原子數量顯著減少,令計算設備處理和存儲數據的速率更高、體積更小,也更節能。相關研究結果發布在近期的《自然—物理學》雜志上。   3年前,慕尼黑工業大學的科學家就在硅錳晶體內發現了全新的磁性結構,并就這些名為skyrmions的漩渦結構的特性進行了研究。他們期望能出現與自旋電子學相關的結果,使納米電子元件不僅可以利用電荷,也能利用電子自旋的磁性動力處理信息。   目前的研究多聚焦于如何通過電流直接將磁性信息寫入材料,但這一過程所需的強大電流會產生無法克服的副作用,即使是在納米結構內也一樣。skyrmions所需電流可比現有技術弱10萬倍,從而引起了科學界和工業界的極大興趣。   雖然磁性漩渦是在硅錳材料中發現的,但它不可能是唯一能產生磁性漩渦網格的材料。日本科研人員已證明能生成單個的漩渦結構,其他德國科研團隊也證明能在平面上生成磁性漩渦。他們能利用15個原子來構建一個數據位,而普通的電腦硬盤則需要約100萬個原子才能構建一個磁位。但信息的寫入、更新和讀取仍是一個問題。   一般來說,在硬盤讀出、寫入磁頭施加的電流可產生磁場,以便磁化硬盤上的點從而寫入數據位。而skyrmions能在施加極小電流的情況下被直接移動,這將使數據的存儲和處理更加緊湊、高效和節能。科研團隊使用了中子輻射研究反應堆以研究材料。他們能夠在實驗室中生成晶體,利用中子測量磁性結構的力度和其他屬性。借助中子輻射科學家可以證明,即使是最微小的電流也足以移動磁性漩渦。當電子漩渦在一種材料中移動時,它們會產生電場,物理學家可以利用實驗室內的電子設備對其進行直接測量。   然而,科研人員表示,目前這種測量仍依賴于很低的溫度。歐洲研究委員會正在推進能在室溫下利用skyrmions新材料的研發,但在首個基于此種技術的電子元件面世前,相關人員還需進行大量的后續研究。(來源:科技日報 張巍巍)  

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