Увеличение объёмов данных вызывает необходимость радикального пересмотра энергетических затрат современных информационных технологий. Традиционные системы хранения данных, основанные на электрических токах, неизбежно сопровождаются выделением тепла и значительными потерями энергии.
Материалы с магнето-ионными свойствами предоставляют возможность управлять магнитными характеристиками путем добавления или удаления ионов через изменение полярности напряжения. Ранее исследования в этом направлении фокусировались преимущественно на непрерывных пленках, тогда как современные задачи высокоплотного хранения требуют манипуляции дискретными нанобитами.
Магнитные вихри, представляющие собой компактные вихревые структуры на субмикрометровом уровне, используются в устройствах хранения и даже в биомедицинских приложениях. Однако изменение состояний таких вихрей в заранее подготовленных материалах требует высоких энергозатрат или оказывается затруднительным.
Новая магнитная стадия, получившая название «вортион», объединяет уникальные возможности магнето-ионных материалов и магнитных вихрей. Суть эксперимента заключается в том, что применение напряжения вызывает извлечение ионов азота из нанодотов, что ведет к контролируемым и обратимым изменениям магнитных свойств.
Исследование проводилось сотрудниками кафедры физики UAB под руководством исследователя ICREA Jordi Sort совместно с коллегами из ICMAB-CSIC, ALBA Synchrotron, а также институтов Италии и США. Такой междисциплинарный подход позволил добиться точной настройки параметров магнитных состояний всего лишь при использовании изменения величины и длительности подаваемого напряжения.
Применение напряжения позволяет точно регулировать такие магнитные параметры, как намагниченность, коэрцитивность, реманентность, анизотропия и критические поля. Полученная возможность обратимого и аналогового управления состояниями, переключающимися от отсутствия намагничивания до равномерно намагниченного и вихревого состояния, устраняет необходимость использования электрических токов и, как отмечает Irena Spasojević, предотвращает нагрев устройства.
Перспективы использования вортиона охватывают создание нейроморфных устройств, где динамические спиновые конфигурации имитируют синаптические связи мозга. Контролируемый набор состояний напоминает регулирование синаптических весов, что предоставляет потенциал для развития аналоговых вычислительных систем, многоуровневых систем хранения данных и новых методов терапии в медицине.
Также технология способна обеспечить развитие магнитной логики и генерацию спиновых волн в области магнонных систем, что может существенно повысить энергоэффективность таких устройств, как ноутбуки, серверы и центры обработки данных. Минимизация тепловыделения за счет отсутствия электрических токов становится ключевым преимуществом при создании новых генераторов магнитного поля.
Результаты эксперимента, опубликованные в Nature Communications, демонстрируют возможность достижения прецизионного контроля магнитных состояний на наноуровне при комнатной температуре. Полученное открытие открывает новые горизонты для создания энергоэффективных магнитных устройств, способных радикально изменить подходы в области хранения данных и вычислительной техники.
Изображение носит иллюстративный характер
Материалы с магнето-ионными свойствами предоставляют возможность управлять магнитными характеристиками путем добавления или удаления ионов через изменение полярности напряжения. Ранее исследования в этом направлении фокусировались преимущественно на непрерывных пленках, тогда как современные задачи высокоплотного хранения требуют манипуляции дискретными нанобитами.
Магнитные вихри, представляющие собой компактные вихревые структуры на субмикрометровом уровне, используются в устройствах хранения и даже в биомедицинских приложениях. Однако изменение состояний таких вихрей в заранее подготовленных материалах требует высоких энергозатрат или оказывается затруднительным.
Новая магнитная стадия, получившая название «вортион», объединяет уникальные возможности магнето-ионных материалов и магнитных вихрей. Суть эксперимента заключается в том, что применение напряжения вызывает извлечение ионов азота из нанодотов, что ведет к контролируемым и обратимым изменениям магнитных свойств.
Исследование проводилось сотрудниками кафедры физики UAB под руководством исследователя ICREA Jordi Sort совместно с коллегами из ICMAB-CSIC, ALBA Synchrotron, а также институтов Италии и США. Такой междисциплинарный подход позволил добиться точной настройки параметров магнитных состояний всего лишь при использовании изменения величины и длительности подаваемого напряжения.
Применение напряжения позволяет точно регулировать такие магнитные параметры, как намагниченность, коэрцитивность, реманентность, анизотропия и критические поля. Полученная возможность обратимого и аналогового управления состояниями, переключающимися от отсутствия намагничивания до равномерно намагниченного и вихревого состояния, устраняет необходимость использования электрических токов и, как отмечает Irena Spasojević, предотвращает нагрев устройства.
Перспективы использования вортиона охватывают создание нейроморфных устройств, где динамические спиновые конфигурации имитируют синаптические связи мозга. Контролируемый набор состояний напоминает регулирование синаптических весов, что предоставляет потенциал для развития аналоговых вычислительных систем, многоуровневых систем хранения данных и новых методов терапии в медицине.
Также технология способна обеспечить развитие магнитной логики и генерацию спиновых волн в области магнонных систем, что может существенно повысить энергоэффективность таких устройств, как ноутбуки, серверы и центры обработки данных. Минимизация тепловыделения за счет отсутствия электрических токов становится ключевым преимуществом при создании новых генераторов магнитного поля.
Результаты эксперимента, опубликованные в Nature Communications, демонстрируют возможность достижения прецизионного контроля магнитных состояний на наноуровне при комнатной температуре. Полученное открытие открывает новые горизонты для создания энергоэффективных магнитных устройств, способных радикально изменить подходы в области хранения данных и вычислительной техники.
