„Алтернативният“ магнетизъм е потвърден експериментално – пътят към разработването на нова памет е отворен

Група учени от Япония за първи път потвърди експериментално проявлението на алтермагнетизъм в тънки слоеве от рутениев диоксид. Явлението алтермагнетизъм беше наблюдавано за първи път едва преди около година, а тази нова работа се превърна в една от първите стъпки по пътя към създаването на нови видове устройства за съхранение на данни на базата на магнитен запис. Възможно е в близко бъдеще твърдите дискове и MRAM паметта вече да не са същите.

Откритието е направено от изследователи от Националния институт по материалознание (NIMS), Токийския университет, Киотския технологичен институт и Тохокуския университет. То се основава на прецизно епитаксиално отлагане на RuO2 (рутениев диоксид) върху подложки от Al2O3 (алуминиев оксид), което позволи да се наблюдават уникалните спинови свойства на материала. Резултатите съвпадат с теоретичните изчисления и са получени с помощта на съвременни методи за анализ, включително рентгенова дифракция и магнитен линеен дихроизъм.

Алтермагнетизмът представлява третият фундаментален тип магнетизъм, съчетаващ предимствата на феромагнетиците и антиферомагнетиците. За разлика от феромагнетиците (например желязото), алтермагнетиците не притежават чисто намагнитване и са устойчиви на външни магнитни полета, което намалява вероятността от грешки в устройствата за памет. Ако ги сравним с антиферомагнетиците, то при алтермагнетиците спиновите състояния на електроните са по-изразени, което по-лесно тяхното четене, както и управлението им (запис, изтриване). В този случай по-лесно означава с по-малко разход на енергия, което в контекста на нарастващото енергопотребление на центровете за данни е изключително важно.

Пробивът на японските учени отваря пътя към създаването на принципно нови видове памет.

На базата на алтермагнитни материали, като RuO₂ могат да се разработват по-бързи, енергийно ефективни и енергонезависими аналози на MRAM (магниторезистивна памет с произволен достъп), както и подобрени версии на SSD и HDD. Такива устройства ще консумират по-малко енергия, ще работят по-бързо и ще притежават повишена устойчивост към радиация и температурни колебания. Това е особено актуално за центровете за данни и ускорителите на изкуствен интелект, където обемите на данни и изискванията към производителността нарастват експоненциално.

Въпреки че технологията все още е в етап на лабораторни изследвания, нейният потенциал е огромен. Търговското ѝ внедряване ще изисква още няколко години изследвания, но откритието вече е признато за важна стъпка към нова ера на спинтронни изчисления и съхранение на информация.