反磁鐵研究取得了巨大飛躍,頻率有望提升至萬億赫茲

反磁鐵研究取得了巨大飛躍,頻率有望提升至萬億赫茲

UCF教授恩裡克·德爾·巴科(Enrique del Barco)帶領團隊探索創建每秒以萬億次循環運行的機器的方法。圖片:UCF

研究人員將取得磁體極限作為一種製造更快的電子產品的手段,於4月10日在《科學》雜誌上發表了他們的概念驗證結果。中央佛羅里達大學(University of Central Florida,UCF)是多學科大學研究計劃(MURI)項目的領先大學。探索創建每秒以萬億次循環運行的機器的方法的團隊包括加州大學聖克魯斯和河濱分校,俄亥俄州立大學,奧克蘭大學(密歇根州)和紐約大學等。

當今的計算機依靠鐵磁體(與冰箱貼是同一種東西)來對齊處理和存儲信息的二進制1和0。反鐵磁體(Anti-ferromagnets)的功能要強大得多,但是它們的自然狀態沒有淨可測量的磁化強度,因此很難利用它們的強大能力。

反鐵磁性(Antiferromagnetism):或稱反強磁性,是磁性材料的磁學性質的一種。在這種材料中,相鄰電子自旋呈相反方向排列,其磁化率因而接近於零。1932年由Louis Néel首次發現。例如,鉻、錳、輕鑭系元素等等,都具有反鐵磁性。

反鐵磁體主要用於自旋電子學中,作為所謂的交換偏置的來源。但是,由於它們的磁化動力學原則上比鐵磁體中的磁化動力學快得多,因此它們有望發揮更大的作用。

恩裡克·德爾·巴科(Enrique del Barco)博士實驗室以及加州大學、國家高磁場實驗室、挪威科技大學和中國東北大學的合作者通過使電流通過納米級反鐵磁體成功克服了其天然缺陷。

結果之所以具有突破性意義,是因為它們代表了概念證明,表明反鐵磁設備可以在太赫茲級別上運行,也就是在萬億分之一秒內完成計算。這不僅具有從制導系統到通訊的一切潛力,而且使設備更接近於模仿大腦的操作方式。

德爾·巴科說:“我們現在看到的是,在這種水平上進行操作是可行和可行的。”

下一步將需要MURI中的理論、實驗和材料小組之間的密切合作。在納米級上創建設備需要對適當的材料有基本的瞭解。理論研究和實驗研究都將遵循這一概念證明,以尋求創造性的方法來縮小反鐵磁體的尺寸。


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