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    创新材料——反铁磁性氧化铁可远程传输数据

    磁性材料


    一个国际合作研究小组已成功观察到,绝缘反铁磁体——即反铁磁性氧化铁具有远程传输数据的性能。反铁磁体是一组磁性材料,拥有比传统铁磁部件更快的计算速度。这项研究发表在最新一期《自然》杂志上。

     

    在原子自旋(磁矩)受交换作用而呈现有序排列的磁性材料中,如果相邻原子自旋间是受负的交换作用,自旋为反平行排列,则磁矩虽处于有序状态(称为序磁性),但总的净磁矩在不受外场作用时仍为零。这种磁有序状态称为反铁磁性。

     

    这种材料当加上磁场后其磁矩倾向于沿磁场方向排列,即材料显示出小的正磁化率。但该磁化率与温度相关,并在奈尔点有最大值。

     

    基于现有材料和半导体技术的常规装置在运行时会过热,导致速度达到极限,从而限制了计算机技术的发展,而反铁磁性氧化铁可解决这一问题。反铁磁性氧化铁是铁锈的主要成分,作为一种可以传输磁波的电绝缘材料,不会有电流通过产生过多热量的不利影响。德国美因茨大学与荷兰乌得勒支大学、挪威量子自旋电子中心的物理学家合作,通过实验证明,用反铁磁性氧化铁生产的计算机部件,具有较少的能量损失和减少废热产生,对信息传输大有用途,而且非常廉价。

     

    科学家发现,当电流通过一种带有铂丝的反铁磁性绝缘体时,电流能量会从铂转移到氧化铁中,从而形成所谓的磁子。借助磁子可实现计算部件长距离传输信息。

     

    由于产生的热量较少,部件可以做得更小,同时增加了信息密度。作为磁性材料的最大群体,反铁磁体具有一些优于铁基或镍基等常用金属磁性部件的显著特点,例如对外部磁场稳定且不敏感,这是未来数据存储系统的关键要求。此外,反铁磁体部件的工作速度比传统技术快几千倍,处理速度可达每秒1兆以上,比传统技术效率提高很多。

     

    美因茨大学物理学博士勒博隆称,“结果表明反铁磁体可用于替代目前使用的常规部件”,并认为距离基于反铁磁体的快速处理器出现已经不遥远了。


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