| 0 |
|
Электрические манипуляции с магнитной частицей обеспечивают большую высокоскоростную память. Исследователи успешно продемонстрировали метод переключения нового материала между двумя различными энергонезависимыми состояниями на очень высоких скоростях и с большой точностью. Физические составляющие рассматриваемого устройства значительно устойчивее к внешним воздействиям, таким как магнитные поля. Эти факты вместе означают, что может быть создано высокоскоростное устройство памяти большой емкости. Такое устройство также будет чрезвычайно энергоэффективным.
В 1929 г. физик-теоретик Герман Вейль исследовал недавно выведенное уравнение Дирака для релятивистских фермионов, которое привело к открытию антиматерии. Он заметил, что уравнение подразумевает существование безмассовой частицы, которая стала известной как фермион Вейля. Когда-то считалось, что это элементарная частица нейтрино. Спустя почти столетие, в 2015 году, фермион Вейля был, наконец, открыт в реальности, и с тех пор физики начинают не только понимать его, но и находить потенциальные возможности его использования. Команда, включающая исследователей из лаборатории под руководством профессора Сатору Накацудзи (Satoru Nakatsuji) из Института физики твердого тела и физического факультета Токийского университета, нашла способ использовать фермионы Вейля для создания современных устройств памяти.
«Спинтроника - это слово, которое может взволновать тех, кто интересуется будущим технологий. В целом это то, что может заменить и заменить многие электронные функции в современных устройствах, - пояснил научный сотрудник Томоя Хиго (Tomoya Higo). - Некоторое время назад ферромагнитные материалы, магниты, которые ведут себя знакомым образом, использовались для исследования спинтронных явлений. Но для этой цели существует лучший класс магнитных материалов, называемых антиферромагнитными материалами, с которыми труднее работать, но у которых много преимуществ».
Антиферромагнетики являются интересными материалами, поскольку они предлагают исследователям множество полезных свойств, которыми обладают ферромагнитные материалы, но они менее подвержены воздействию внешних магнитных полей благодаря уникальному расположению их составных частей. Это является преимуществом при работе с запоминающими устройствами, поскольку важны точность и надежность, но это специальное устройство также затрудняет манипулирование материалом по мере необходимости.
«Было совершенно не очевидно, можете ли вы управлять антиферромагнитным состоянием простым электрическим импульсом, как ферромагнитным, - сказал Накацудзи.
Именно здесь вступают в игру вышеупомянутые фермионы Вейля.
«В нашем образце (антиферромагнитный сплав марганец-олово Mn3Sn) фермионы Вейля существуют в точках Вейля в импульсном пространстве (не физическое пространство, а математический способ представления импульсов частиц в системе). Эти точки Вейля имеют два возможных состояния, которые могут представляют двоичные цифры, - пояснил докторант Ханьшень Цай (Hanshen Tsai). - Наш прорыв обнаружил, что мы можем переключать точку Вейля между этими состояниями с помощью внешнего электрического тока, приложенного к соседним тонким слоям Mn3Sn либо платины, либо вольфрама. Этот метод называется переключением крутящего момента при вращении».
«Наше открытие указывает на то, что безмассовый фермион Вейля, преследуемый физиками, был обнаружен в нашем магните, и, кроме того, им можно управлять электрически», - добавил Накацудзи.
Благодаря очень большому сигналу, генерируемому фермионами Вейля в Mn3Sn, возможно обнаружение переключения крутящего момента при вращении. Частота переключения, которая соответствует тому, как быстро память, основанная на такой технологии, может быть записана или считана, находится в диапазоне триллионов раз в секунду, или терагерцевом диапазоне. Современная высокопроизводительная компьютерная память переключается несколько миллиардов раз в секунду, или гигагерц. Таким образом, когда это будет реализовано, это может привести к резкому скачку производительности, но это еще впереди.
«В нашем исследовании возникли две большие проблемы. Одна из них заключалась в оптимизации синтеза тонких пленок Mn3Sn. Другая - в выяснении механизма переключения, - сказал Хиго. - Мы взволнованы не только потому, что обнаружили некоторые интересные явления, но и потому, что можем ожидать, что наши выводы могут найти важные применения в будущем. Создавая новые материалы, мы обнаруживаем новые явления, которые могут привести к появлению новых устройств. Наши исследования полны мечтаний».
Диаграмма точек Вейля, показывающая, как управляются точки Вейля
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| 0 |
|
