來自馬丁路德大學、哈雷-維滕貝格大學(MLU)和蘭州大學物理學家們開發出一個簡單的概念，可以顯着改進基於磁性的數據處理。使用太赫茲範圍內的超短電脈衝，可以非常快地寫入、讀取和擦除數據，這將使數據處理更快、更設備微型、更節能。研究通過運行復雜的模擬證實了理論，其研究成果發表在《自然-亞洲材料》期刊上。
磁性數據存儲對於安全地存儲每天產生的海量數據是必不可少，例如通過社交網絡。信息一旦存儲，多年後仍可檢索。例如，在沒有能源供應的情況下，移動電話中使用基於電荷的數據存儲要短暫得多。傳統磁性硬盤驅動器和組件由於機械部件的移動和磁場需要，有其自身的缺點，這使得它們在讀寫數據時功耗更高，速度相對較慢。來自MLU物理研究所的Jamal Berakdar教授解釋説：
我們正在尋找一種快速、節能的替代方案，並且蘭州大學的同事們想出了一個簡單方法。通過使用太赫茲範圍內的超短脈衝，可以將信息寫入磁性納米渦旋中，並在皮秒內取回信息。從理論上講，這使得每秒可能進行數十億次讀寫操作，而不需要磁場。有了適當形狀的脈衝，就可以以較低的能源成本非常快速地處理數據，這一新概念是基於現有的太赫茲和磁性技術。
從理論到現實使用
這利用了電脈衝產生和納米磁性方面的進步。到目前為止，該方法已經在計算機模擬中得到了測試。近年來，在產生和控制電脈衝方面取得了驚人的進步。因此，探索將這些脈衝應用於數據存儲的新方法是有意義的。研究人員提出的這一概念，為控制磁性納米渦旋提供了一種簡單工具，因此可以直接用於新的存儲技術。
在超快時間尺度上以可重現的方式，對磁渦動力學進行電控制是尋求低能耗高效自旋電子器件的關鍵因素。為了實用，理想情況下，控制方案應該是快速、可擴展、非侵入性，並且能夠實現可靠的磁開關。通過外部磁場、自旋極化電流、自旋波或激光脈衝的磁渦旋切換還不能滿足這些要求，特別是改變渦旋手性和極性的重現性。
研究展示了一種新的封裝天米子介導的渦旋切換過程，該過程由簡單的皮秒電場脈衝序列通過磁電相互作用驅動。旋渦的手性和極性都表現出明確的反轉行為，四種不同磁渦狀態之間的明確重複切換，為基於非易失性磁渦的信息存儲和處理提供了一種節能、高度局部化和相干的控制方法。
博科園｜研究/來自：馬丁路德大學
參考期刊《自然-亞洲材料》
DOI: 10.1038/s41427-020-0217-8
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