MIT研发的光驱动反铁磁存储器可取代当今的铁磁体

麻省理工学院的科学家们利用光在一种材料中创造出一种独特的磁性状态，实现了一项开创性的壮举。 通过使用激光，他们成功地将一种反铁磁性材料转换成了一种全新的磁态。 这一发现有望彻底改变下一代内存和数据存储技术，为生产比当今标准更先进的芯片铺平道路。

由物理学教授 Nuh Gedik 领导的研究小组主要研究一种名为 FePS₃的材料，这是一种反铁磁体，在零下 247 华氏度左右会转变为非磁性状态。 他们假设，用激光精确激发 FePS₃ 原子的振动，可以破坏其典型的反铁磁排列，诱导出一种新的磁态。

在传统磁体（铁磁体）中，所有原子自旋都朝同一方向排列，因此磁场易于控制。 相比之下，反铁磁体具有更复杂的上-下-上-下自旋模式，这种模式会抵消磁场，从而导致净磁化为零。 虽然这种特性使反铁磁体具有很强的抗杂散磁影响的能力--这是安全数据存储的一个优势，但也给有意在"0"和"1"状态之间切换以进行计算带来了挑战。

Gedik 的创新激光驱动方法试图克服这一障碍，为未来的高性能存储器和计算技术打开反铁磁体的大门。

研究小组的创新方法是将铁氧体聚苯硫醚（FePS₃）样品冷却到其转变温度以下，然后用精心调谐的太赫兹激光脉冲对其进行轰击。 这些激光每秒振荡超过一万亿次，完全符合材料原子的自然振动频率。

令人惊奇的是，研究人员发现这些脉冲推动材料进入了一种全新的磁化状态，这种状态在激光脉冲结束后持续了几毫秒。

正如 Gedik 强调的那样，虽然毫秒看似转瞬即逝，但在量子世界中，与之前的尝试相比，这实际上就是永恒。

展望未来，研究人员的目标是完善并进一步理解这些诱导磁相。 最终目标是在下一代数据存储和处理硬件中利用反铁磁体。 与当今的技术相比，反铁磁体的磁畴坚固耐用，能抵御杂散磁噪声，因此可以实现更密集、更节能的内存和逻辑芯片。

然而，在反铁磁计算机成为现实之前，仍然存在巨大的工程挑战。 研究小组对此持乐观态度，他们的突破性研究成果发表在《自然》（Nature）上，标志着他们朝着这一愿景迈出了关键一步。