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更快、更低能耗的磁性开关
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更快、更低能耗的磁性开关

2020-11-20 11:56:58 来源:科技报告与资讯

最近,巴塞罗那自治大学(UAB)和乔治敦大学等多个研究机构进行了合作研究,研究成果发表在《Nature Communications》杂志上。

磁性材料在现代社会中无处不在,几乎存在于我们每天使用的所有设备中,尤其是智能手机/手表、平板电脑、台式电脑等个人电子产品,都依靠磁性材料来存储信息。现代设备中的信息是以1和0的长链存储的,是作为计算机语言的二进制数字系统。

磁性开关

目前,在电子产品中改变磁铁的方向(本质上是写入或改写数据)一直依赖于使用电流,与给家里的插座供电和给手机充电所需的电流相同。这就存在一个问题:当你将电流通过材料时,材料会发热。这种热量是一种能量的形式,会流失到环境中,基本上是浪费了。存储越来越多数据的需求每年都在增加,并且需要创造越来越小的设备,这就成倍地恶化了这种加热效应,导致巨大的能量损失。因此,现在很多人希望开发新的节能材料和技术来解决这个问题。

解决此问题的一种可能的方法是使用磁性材料,该材料可以依靠电压来重新定向磁性材料(在一个称为压控磁性的研究领域中进行了研究),使用电压代替电流来显着降低改变磁性方向所需的能量。当然还有其他方法,但该领域一个很有前途和流行的研究分支是探索磁离子学,即利用电压将非磁性原子移入和移出磁性材料,从而改变其磁性能。

最近,巴塞罗那自治大学(UAB)和乔治敦大学等多个研究机构进行了合作研究,研究成果发表在《Nature Communications》杂志上,研究发现利用电压可以在含氮金属中开关磁性(即产生或消除这种材料的所有磁性特征)。一个简单的类比是,我们只需将磁铁连接到电池上,并施加一定的电压极性,就能够产生或完全消除磁铁对冰箱门等的吸引强度。在这个项目中,钴氮化物本身被证明是无磁性的,但当氮气被电压去除后,它就会形成富钴结构,而富钴结构具有磁性(反之亦然)。这个过程被证明是可重复和持久的,这表明这种系统是一种很有前途的手段,可以用可循环的方式写入和存储数据。有趣的是,它所需的能量较少,而且比使用氧等其他非磁性原子的系统速度更快,从而提高了可能的能源节约。

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