นักวิจัยได้รับหลักฐานสรุปครั้งแรกเกี่ยวกับประเภทที่สามที่เข้าใจยากของเรียกว่า อัลเทอร์แมกเนติก ผลการวิจัยของพวกเขาตีพิมพ์เมื่อวันที่ 11 ธันวาคมในวารสารสามารถปฏิวัติการออกแบบอุปกรณ์หน่วยความจำแม่เหล็กความเร็วสูงใหม่และมอบชิ้นส่วนปริศนาที่ขาดหายไปในการพัฒนาให้ดีขึ้นวัสดุ.
"ก่อนหน้านี้เรามีแม่เหล็กสองประเภทที่เป็นที่ยอมรับกันดีอยู่แล้ว"ผู้เขียนศึกษา Oliver Aminนักวิจัยหลังปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยนอตติงแฮมในสหราชอาณาจักร กล่าวกับ WordsSideKick.com "ภาวะแม่เหล็กไฟฟ้าโดยที่โมเมนต์แม่เหล็กซึ่งคุณสามารถนึกภาพได้เหมือนลูกศรเข็มทิศเล็กๆ ในระดับอะตอม ล้วนชี้ไปในทิศทางเดียวกัน และภาวะแม่เหล็กเกินโดยที่โมเมนต์แม่เหล็กที่อยู่ใกล้เคียงชี้ไปในทิศทางตรงกันข้าม คุณสามารถจินตนาการภาพนั้นได้เหมือนกระดานหมากรุกของ สลับกระเบื้องขาวและดำ”
การหมุนของอิเล็กตรอนภายในกระแสไฟฟ้าจะต้องชี้ไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่งจากสองทิศทางและสามารถจัดแนวหรือต้านโมเมนต์แม่เหล็กเหล่านี้เพื่อจัดเก็บหรือนำส่งข้อมูล ซึ่งถือเป็นพื้นฐานของอุปกรณ์หน่วยความจำแม่เหล็ก
รูปแบบใหม่ของแม่เหล็ก
วัสดุแม่เหล็กไฟฟ้า ทฤษฎีครั้งแรกในปี 2022มีโครงสร้างที่อยู่ระหว่างนั้น โมเมนต์แม่เหล็กแต่ละโมเมนต์จะชี้ไปในทิศทางตรงกันข้ามกับเพื่อนบ้าน เช่นเดียวกับในวัสดุต้านเฟอร์โรแมกเนติก แต่แต่ละยูนิตจะบิดเบี้ยวเล็กน้อยเมื่อเทียบกับอะตอมแม่เหล็กที่อยู่ติดกัน ส่งผลให้มีคุณสมบัติคล้ายเฟอร์โรแมกเนติกบางอย่าง
อัลเทอร์แมกเนติกจึงรวมคุณสมบัติที่ดีที่สุดของทั้งวัสดุเฟอร์โรแมกเนติกและแอนตีเฟอโรแมกเนติกเข้าด้วยกัน "ประโยชน์ของเฟอร์โรแมกเนติกก็คือ เรามีวิธีง่ายๆ ในการอ่านและเขียนหน่วยความจำโดยใช้โดเมนขึ้นหรือลงเหล่านี้" ผู้ร่วมเขียนการศึกษาอัลเฟรด ดาล ดินนักศึกษาปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยน็อตติงแฮม บอกกับ WordsSideKick.com "แต่เนื่องจากวัสดุเหล่านี้มีแม่เหล็กสุทธิ ข้อมูลนั้นจึงสูญหายได้ง่ายด้วยการเช็ดแม่เหล็กทับมัน"
ที่เกี่ยวข้อง:
ในทางกลับกัน วัสดุต้านเหล็กแม่เหล็กไฟฟ้ามีความท้าทายมากขึ้นในการจัดการกับการจัดเก็บข้อมูล เนื่องจากพวกมันมีแม่เหล็กเป็นศูนย์ ข้อมูลในวัสดุเหล่านี้จึงมีความปลอดภัยและพกพาได้เร็วกว่ามาก "อัลเทอร์แมกเนติกมีความเร็วและความยืดหยุ่นเท่ากับแอนติเฟอร์โรแมกเน็ต แต่ก็ยังมีคุณสมบัติที่สำคัญของเฟอร์โรแมกเนติกที่เรียกว่าการทำลายสมมาตรการกลับตัวของเวลา" Dal Din กล่าว
คุณสมบัติอันน่าเหลือเชื่อนี้จะพิจารณาความสมมาตรของวัตถุที่เคลื่อนที่ไปข้างหน้าและข้างหลังตามเวลา “ตัวอย่างเช่น อนุภาคก๊าซลอยไปรอบๆ ชนกันแบบสุ่มและเติมเต็มพื้นที่นั้น” อามินกล่าว “ถ้าย้อนเวลากลับไป พฤติกรรมนั้นก็ไม่ต่างกัน”
ซึ่งหมายความว่าความสมมาตรได้รับการอนุรักษ์ไว้ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากอิเล็กตรอนมีทั้งการหมุนควอนตัมและโมเมนต์แม่เหล็ก เวลาย้อนกลับ และด้วยเหตุนี้ ทิศทางการเดินทางจึงพลิกการหมุน ซึ่งหมายความว่าความสมมาตรเสียหาย “ถ้าคุณดูที่ระบบอิเล็กตรอนทั้งสองระบบ ระบบหนึ่งที่เวลาดำเนินไปตามปกติและอีกระบบหนึ่งที่คุณย้อนเวลากลับไป ระบบเหล่านั้นดูแตกต่างออกไป ดังนั้นความสมมาตรจึงขาดไป” อามินอธิบาย "สิ่งนี้ทำให้เกิดปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าบางอย่างได้"
ค้นหา 'ลิงก์ที่ขาดหายไป' ของตัวนำยิ่งยวด
ทีมงาน — นำโดย ปีเตอร์ วัดลีย์ศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยนอตติงแฮม ใช้เทคนิคที่เรียกว่ากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบปล่อยแสงเพื่อสร้างภาพโครงสร้างและคุณสมบัติทางแม่เหล็กของแมงกานีสเทลลูไรด์ ซึ่งเป็นวัสดุที่แต่ก่อนเชื่อกันว่าเป็นสารต้านเฟอร์โรแมกเนติก
“แง่มุมต่างๆ ของสนามแม่เหล็กจะส่องสว่างขึ้นอยู่กับโพลาไรเซชันของรังสีเอกซ์ที่เราเลือก” อามินกล่าว แสงโพลาไรซ์แบบวงกลมเผยให้เห็นโดเมนแม่เหล็กต่างๆ ที่สร้างขึ้นจากการแตกหักของสมมาตรการกลับตัวของเวลา ในขณะที่รังสีเอกซ์โพลาไรซ์ในแนวนอนหรือแนวตั้งทำให้ทีมงานสามารถวัดทิศทางของโมเมนต์แม่เหล็กทั่วทั้งวัสดุได้ ด้วยการรวมผลลัพธ์ของการทดลองทั้งสองเข้าด้วยกัน นักวิจัยได้สร้างแผนที่แรกของโดเมนและโครงสร้างแม่เหล็กที่แตกต่างกันภายในวัสดุที่แปรผันกัน
ด้วยการพิสูจน์แนวคิดนี้ ทีมงานจึงได้ประดิษฐ์อุปกรณ์อัลเทอร์แมกเนติกหลายชุดโดยการจัดการโครงสร้างแม่เหล็กภายในผ่านเทคนิคการหมุนเวียนด้วยความร้อนที่ควบคุมได้
“เราสามารถสร้างพื้นผิวกระแสน้ำวนที่แปลกใหม่เหล่านี้ได้ในอุปกรณ์ทั้งแบบหกเหลี่ยมและแบบสามเหลี่ยม” อามินกล่าว "กระแสน้ำวนเหล่านี้กำลังได้รับความสนใจมากขึ้นเรื่อยๆ ภายใน Spintronics ในฐานะผู้ให้บริการข้อมูลที่มีศักยภาพ ดังนั้นนี่จึงเป็นตัวอย่างแรกที่ดีของการสร้างอุปกรณ์ที่ใช้งานได้จริง"
ผู้เขียนรายงานการศึกษากล่าวว่าพลังทั้งในการสร้างภาพและการควบคุมรูปแบบใหม่ของแม่เหล็กสามารถปฏิวัติการออกแบบอุปกรณ์หน่วยความจำรุ่นต่อไปได้ ด้วยความเร็วในการทำงานที่เพิ่มขึ้น ความยืดหยุ่นและความสะดวกในการใช้งานที่เพิ่มขึ้น
“อัลเทอร์แมกเนติกยังจะช่วยในการพัฒนาความเป็นตัวนำยิ่งยวดอีกด้วย” ดาล ดิน กล่าว “เป็นเวลานานแล้ว ที่จะมีช่องว่างในความสมมาตรระหว่างพื้นที่ทั้งสองนี้ และวัสดุแม่เหล็กประเภทนี้ที่ยังคงเข้าใจยากมาจนถึงตอนนี้ กลายเป็นจุดเชื่อมต่อที่ขาดหายไปในปริศนา”
