磁性漩涡结构使数据处理更高效

据美国物理学家组织网近日报道，德国慕尼黑工业大学和科隆大学的物理学家开发出一种移动和读取材料中磁性漩涡数据位的电子方式，能使构建一个数据位所需的原子数量显著减少，令计算设备处理和存储数据的速率更高、体积更小，也更节能。相关研究结果发布在近期的《自然—物理学》杂志上。 3年前，慕尼黑工业大学的科学家就在硅锰晶体内发现了全新的磁性结构，并就这些名为skyrmions的漩涡结构的特性进行了研究。他们期望能出现与自旋电子学相关的结果，使纳米电子元件不仅可以利用电荷，也能利用电子自旋的磁性动力处理信息。目前的研究多聚焦于如何通过电流直接将磁性信息写入材料，但这一过程所需的强大电流会产生无法克服的副作用，即使是在纳米结构内也一样。skyrmions所需电流可比现有技术弱10万倍，从而引起了科学界和工业界的极大兴趣。虽然磁性漩涡是在硅锰材料中发现的，但它不可能是唯一能产生磁性漩涡网格的材料。日本科研人员已证明能生成单个的漩涡结构，其他德国科研团队也证明能在平面上生成磁性漩涡。他们能利用15个原子来构建一个数据位，而普通的电脑硬盘则需要约100万个原子才能构建一个磁位。但信息的写入、更新和读取仍是一个问题。一般来说，在硬盘读出、写入磁头施加的电流可产生磁场，以便磁化硬盘上的点从而写入数据位。而skyrmions能在施加极小电流的情况下被直接移动，这将使数据的存储和处理更加紧凑、高效和节能。科研团队使用了中子辐射研究反应堆以研究材料。他们能够在实验室中生成晶体，利用中子测量磁性结构的力度和其他属性。借助中子辐射科学家可以证明，即使是最微小的电流也足以移动磁性漩涡。当电子漩涡在一种材料中移动时，它们会产生电场，物理学家可以利用实验室内的电子设备对其进行直接测量。然而，科研人员表示，目前这种测量仍依赖于很低的温度。欧洲研究委员会正在推进能在室温下利用skyrmions新材料的研发，但在首个基于此种技术的电子元件面世前，相关人员还需进行大量的后续研究。（来源：科技日报张巍巍）