Учени създадоха невъзможен в природата материал за свръхикономична памет

В епохата на експоненциален ръст на цифровите данни само съхранението на информация скоро може да представлява до 30% от световното потребление на енергия, което прави разработването на енергийно ефективни технологии за съхранение на данни основен приоритет.

В тази връзка учени от Технологичния университет „Чалмърс“ в Швеция са постигнали пробив в материалознанието, като са създали атомарно тънък магнитен материал, който съчетава буквално несъвместими неща в природата.

Около нас магнетизмът (феромагнетизмът) и „антимагнетизмът“ (антиферомагнетизмът) винаги се срещат в различни материали: първите ясно показват намагнитване, което се изразява в подреждане на електронните спинове, а вторите не го показват, защото спиновете в тях са многопосочни и се компенсират взаимно. Чрез комбиниране на такива материали, например под формата на многослойна структура е възможно да се създаде клетка с магнитна памет, управлявана от външно магнитно поле или ток. Индуцирането на полето и премахването му е съпроводено с желания ефект на паметта. Електронните спинове могат да бъдат директно повлияни, което значително намалява консумацията на енергия на магнитната памет в сравнение с конвенционалните, работещи с ток и заряд като DRAM.

Учените от Швеция си поставят задачата да създадат магнитна памет, изработена от еднослоен условно двуизмерен материал, което би открило пътя към по-проста архитектура и сравнително лесно производство. Оставало да се съчетае несъвместимото – две различни магнитни свойства в една кристална решетка. Природата не можеше да се справи с този трик, но изследователите го направиха.

С помощта на сплав от кобалт, желязо, германий и телур, а също и с помощта на силите на Ван дер Ваалс, учените сглобиха материал от молекули на феромагнитен и антиферомагнитен.

Силите на Ван дер Ваалс действали като своеобразен „цимент“, закрепващ кристалната решетка от разнородни материали. Резултатът бил хибрид с „изкривено“ магнитно поле: подредените и неподредените спинове на електроните в материала се преплитали в единно магнитно поле, което се отклонявало от условно перпендикулярната ориентация. По този начин, за да се превключи магнитното състояние на клетката с памет от такова вещество, е необходимо много по-слабо външно магнитно поле, което обещава сериозни икономии на енергия. Според учените потреблението може да бъде намалено десетократно. В мащабите на един глобален център за данни това би осигурило огромни икономии на електроенергия.