Новый тип магнетизма был впервые зафиксирован группой исследователей в синтезированном кристалле. Данное наблюдение способно улучшить производительность и ускорить работу электронных приборов, а также углубить понимание основных принципов физики.
Международная группа ученых подтвердила наличие p-волнового магнетизма в кристалле иодида никеля (NiI₂). Этот двумерный материал характеризуется уникальными свойствами, которые обуславливают проявление такого типа магнетизма.
«Мы выявили совершенно новую идею и решили провести эксперимент для её проверки, так как осознали, что иодид никеля является подходящим материалом для демонстрации p-волнового магнитного эффекта «, — поясняет физик из Массачусетского технологического института (MIT) Риккардо Комин.
В обычных магнитах электроны обладают свойством спина, и обычно их ориентация одинакова. Это приводит к тому, что микроскопические «магнитные стрелки» электронов направлены в одном направлении, формируя общее магнитное поле. В антиферромагнетиках спины располагаются таким образом, что их суммарное воздействие на макроуровне оказывается взаимно нейтрализованным.
P-волновой магнетизм обладает характеристиками как ферромагнетизма, так и антиферромагнетизма, создавая зеркальные спирали с отличающимися спиновыми состояниями. Эти состояния в совокупности компенсируют магнитное поле. Выращивание ультратонких слоев иодида никеля с использованием высокотемпературной печи позволило изменять направление спинов электронов под воздействием локальных магнитных полей.
Используя поляризованный свет, колеблющийся спирально, а не в привычной волновой форме, исследователи определили спиральную структуру спинов электронов. Кроме того, им удалось не только обнаружить новый вид магнетизма, но и оказывать на него воздействие, изменяя спиновое состояние и характеристики материала с помощью небольшого электрического поля.
«Удалось продемонстрировать возможность электрического управления этим новым типом магнетизма «, — говорит физик Цянь Сон из MIT.
«Это открытие открывает возможности для разработки принципиально новых устройств магнитной памяти, отличающихся высокой скоростью работы, небольшими размерами, экономичностью и способностью сохранять данные при отсутствии питания «.
В ходе исследования был выявлен сложный механизм переключения спинов электронов, который может найти применение в спинтронике – технологии, использующей спины электронов вместо их заряда для хранения данных, проведения вычислений и передачи энергии.
Данное открытие указывает на перспективные возможности использования нестандартных форм магнетизма, которые не ограничиваются применением в компасах и акустических устройствах, и открывает путь к разработке совершенно новых материалов.
Несмотря на то, что для практического использования технологии необходимы дальнейшие исследования, она открывает возможности для создания чипов памяти с увеличенной ёмкостью, повышенной скоростью и сниженным энергопотреблением, что является ключевым фактором в условиях прогресса искусственного интеллекта.
«Для управления этим магнитным переключением достаточно слабого электрического поля «, — отмечает Сон. — «P-волновые магниты позволяют сократить потребление энергии на пять порядков. Это значительный прогресс «.
Исследование опубликовано в журнале .