捷克科学家在反铁磁材料领域的新发现或将改变数据存储的方式

由捷克科学院物理研究所负责协调的欧盟反铁磁性自旋电子学（ASPIN）研究项目，发现一种新型记忆材料，可提升数据读写速度近千倍，或将改变数据存储方式。该研究团队今年在《Science Advances》，《Nature Nanotechnology》和《Nature Communications》的杂志上发表了一系列关于反铁磁自旋电子学的文章，《Nature Physics》还为该研究发行了特别版。该研究成果得到了国际广泛关注。
 
当前以计算机硬盘存储器为代表的存储介质，主要使用磁化现象记录数据。存储使用的铁磁材料中，电子的自旋沿一个方向，很容易使用磁场进行控制、检测。当写入磁场被关闭时，电子自旋停止，并且永久固定在写入方向上，信息因此被存储记录下来。
 
而在非磁性材料中，电子的自旋是随机取向的，磁化为零，因此理论上来说不能用于记忆。ASPIN项目研究的反铁磁性材料，表面上和普通的非磁性材料一样，然而其电子的自旋不是随机取向的，而是有规律地从一个原子到另一个原子交替。因此，该材料具有两个相反方向的交错磁化，并且彼此相互中断。
 
该研究首次使用反铁磁体材料作为记忆材料，不仅介绍了可用于读写和存储信息的新材料，还展示了可与常规计算机连接并使用反铁磁记忆原理的实验设备，使数据存储速度提升了数千倍，同时该材料在人工智能和神经网络等领域也有很好的应用前景。
   
ASPIN项目研究基于反铁磁自旋电子学。自旋电子学是研究电子自旋的电子学领域，自旋是一种量子属性。从研究的角度来看，该项目远远超出了磁记忆，还涉及了自旋电子学与其它现代物理领域，如狄拉克的准粒子和固体材料中的拓扑相渗透。
    
ASPIN项目协调单位捷克科学院物理研究所长期以来一直在国际自旋电子学领域领先，近十年来在《自然》和《科学》发表了数十篇研究论文，还获得了来自欧洲研究委员会的两项计划资助。ASPIN项目合作方为捷克物理所、捷克查理大学、英国诺丁汉大学、德国马克斯普朗克研究所、德累斯顿和哈勒·美因茨大学以及西班牙IGSresearch公司。