Новая форма магнетизма перевернет память навсегда — узнайте, как это изменит гаджеты

Физики Массачусетского технологического института (MIT) открыли необычное явление в мире магнетизма — новую 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.

Что такое магнетизм p-волн?

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.

Эксперимент с йодидом никеля

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 новая идея, и было принято решение проверить ее экспериментально, поскольку поняли, что иодид никеля является хорошим кандидатом для демонстрации такого рода магнитного эффекта p-волны".

Как тестировали?

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.

Перспективы и вызовы

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 пять порядков энергии.