НОВОСТИ / РОССИЯФизики Массачусетского технологического института (MIT) открыли необычное явление в мире магнетизма — новейшую форму, которая может кардинально изменить подход к созданию сверхбыстрых и энергоэффективных чипов памяти. Эта технология обещает значительно увеличить скорость обработки данных и снизить энергопотребление современных устройств.
Уникальное открытие связано с так называемым "магнетизмом p-волн" — гибридом двух классических форм магнетизма: ферромагнетизма и антиферромагнетизма. В первом случае спины электронов ориентированы одинаково, формируя мощное магнитное поле, которое мы привыкли видеть в обычных магнитах. Антиферромагнетизм же характеризуется чередованием спинов, взаимно нейтрализующих друг друга на макроуровне.
"Мы показали, что этой новой формой магнетизма можно управлять электрически", — подчеркивает научный сотрудник Лаборатории исследований материалов MIT Цянь Сун.
Этот прорыв прокладывает путь новому классу сверхбыстрых, компактных, энергоэффективных и энергонезависимых устройств магнитной памяти.
Исследователи создали двумерный материал — йодид никеля (NiI₂), где спины электронов выстраиваются в зеркальные спирали. В этом состоянии электроны могут менять ориентацию спина под действием слабого электрического поля, что позволяет переключать магнитные состояния с минимальным энергозатратами. Такая технология значительно превосходит по эффективности традиционные методы хранения данных, основанные на электрическом заряде.
Один из соавторов исследования Риккардо Комин объяснил, что в то время это была совершенно новейшая идея, и было принято решение проверить ее экспериментально, поскольку поняли, что иодид никеля является хорошим кандидатом для демонстрации такого рода магнитного эффекта p-волны".
Команда синтезировала тончайшие кристаллы йодида никеля и провела серию опытов с поляризованным светом, создающим электрическое поле, которое воздействует на спины электронов. Результаты показали, что спины действительно реагируют на внешнее поле, вращаясь в унисон и создавая поляризованный ток — уникальное явление, подтверждающее теорию.
"Из печи выходят образцы шириной в несколько миллиметров и тонкие, как крекер", — рассказывает Комин.
На сегодняшний день магнетизм p-волн проявляется лишь при сверхнизких температурах — около 60 кельвинов, что ограничивает практическое применение. Тем не менее, ученые активно ищут материалы, способные демонстрировать этот эффект при комнатной температуре. Это — ключевой шаг к внедрению спинтронных устройств в реальную жизнь.
"С таким током спина вы можете делать интересные вещи на уровне устройства, например, переворачивать магнитные домены для управления битами", — говорит Комиин.
Кроме того, Цянь Сун добавил, что необходимо небольшое электрическое поле для того, чтобы управлять этим магнитным переключением. По его словам, Магниты p-волны могли бы сэкономить 5 порядков энергии.