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物理學

極薄磁鐵展現新潛力

2021-12-01 湯普森(Joanna Thompson)
這種新型磁鐵透過自旋電子學,將可改善傳統的資料儲存方式。


從電腦、信用卡到雲端伺服器,今日科技仰賴磁鐵把編碼資料正確存放在儲存裝置上。但磁鐵的大小限制了儲存容量,即使是像紙一樣薄的磁鐵也會佔用更適合用於編碼資訊的空間。


今年6月發表於《自然.通訊》的一篇論文指出,研究人員設計出一款全球最薄的磁鐵:厚度僅一原子、由氧化鋅和鈷所構成的可撓性薄片。論文資深作者、美國加州大學柏克萊分校的工程師姚杰(Jie Yao)說:「這表示可以利用同樣質量的材料來儲存更大量的資料。」


不到一奈米厚的磁鐵除了能讓傳統的資料儲存方式變得更加精簡,對於發展自旋電子學來說也是不可或缺;自旋電子學運用電子的自旋方向來編碼資料,而非電荷。因為這類磁鐵能激發電子產生量子疊加,同時處於好幾種狀態。資料就可能以三種狀態(上自旋、下自旋,或同時兩個方向)儲存,而非平常的兩種。


奈米等級的磁鐵要維持磁場,一般必須冷卻到約-195℃,對於研發商用自旋電子學裝置或縮小傳統資料儲存裝置,如此低溫構成了巨大障礙。未參與這項研究的芝加哥大學自旋電子學研究人員奧沙隆(David Awschalom)評論:「你不會想要隨身攜帶低溫冷卻器,所以開發出一種在室溫下可撓性的袖珍材料相當重要。」


這款新型磁鐵的二維晶格在室溫下仍運作良好,即使在熱到足以把水煮沸的狀況下依然保持磁化......


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