电子是我们在学校里读到的自然界中的基本粒子之一。 它的行为为存储数字数据的新方法提供了线索。
，足球比赛结果的物理学家探索替代材料 提高容量并缩小数字数据存储技术的规模。兰吉特 足球比赛结果物理学教授帕蒂领导了这项研究并解释了物理学 他的团队的新纳米线设计背后。论文的共同作者是足球比赛结果的研究生 Sandip Aryal， 和来自艾姆斯实验室的 Durga Paudyal。
“由于一种称为自旋的特性，电子的行为就像微小的磁铁，”帕蒂说。 “类似于条形磁铁的磁化强度是偶极的，从南指向北， 材料中的电子具有描述磁偶极矩矢量 材料的磁化强度。”
关于研究员
当这些矢量处于随机方向时，该材料是非磁性的。当他们 彼此平行，称为铁磁性和反平行排列 是反铁磁性。当前的数据存储技术基于铁磁 材料，其中数据存储在小的铁磁域中。这就是为什么一个 足够强的磁铁可能会弄乱手机或其他电子存储设备。
数据存储挑战
根据磁化方向（向上还是向下），数据是 在铁磁域中记录为位（1 或 0）。然而，有两个 瓶颈，两者都取决于邻近性。首先，将外部磁铁放得太近， 它的磁场可以改变磁畴中磁矩的方向 并损坏存储设备。其次，每个磁域都有一个磁场 都是属于自己的，所以彼此之间也不能靠得太近。挑战与 更小、更灵活、更通用的电子产品是他们需要的设备 使铁磁域安全分开变得更加困难。
“对于铁磁存储器来说，超高密度数据打包将是一项艰巨的任务 域，”帕蒂说。 “另一方面，反铁磁材料不受 这些问题。”
反铁磁材料本身并不适合电子设备，但是 它们不受外部磁场的影响。这种抗磁能力 操纵开始受到研究界和 Pati 的更多关注 研究小组使用了考虑电子-电子相互作用的预测量子多体理论。 研究小组发现，铬掺杂纳米线具有锗核和硅壳可以是反铁磁半导体。
反铁磁性
几个研究小组最近证明了对个体磁力的操纵 使用电流和激光在反铁磁材料中形成状态。他们观察到 太赫兹频率的自旋动力学——比使用的频率快得多 我们当前的数据存储设备。这一观察结果引发了大量的研究 对反铁磁性的兴趣，并可能带来更快、更高容量的数据存储。
“在我们最近的工作中，我们成功地利用了 将反铁磁体转化为低维、互补金属氧化物兼容半导体 (CMOS) 纳米线而不破坏纳米线的半导体特性，”Pati 说。 “这为更小、更智能、具有更高性能的电子产品开辟了可能性 容量数据存储和操作。”
帕蒂补充说，他的团队研究中最令人兴奋的部分是发现 决定反铁磁性的机制。该机制称为超级交换 它控制电子的自旋和使它们成为反平行排列 反铁磁性。在该团队的纳米线中，锗电子充当中间人， 未连接的铬原子之间的交换器。
“铬原子磁态之间的相互作用是由 它们所键合的中间原子。这是一种合作磁现象，” 帕蒂说道。 “简单来说，假设有两个人 A 和 B：他们距离很远 分开，无法直接沟通。但是A有一个朋友C，B有一个朋友D。 C和D是好朋友。因此，A 和 B 可以通过 C 和 D 间接交互。”
更好地了解电子在原子朋友之间的通信方式可以实现更多 测试铬掺杂纳米线等材料潜力的实验。更好 了解锗硅纳米线材料的反铁磁性质是 是什么激发了更小、更智能、更高容量电子产品的潜力。
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