操纵原子尺度的磁铁以进行快速和节能的未来数据处理

研究人员使用超短的激光脉冲激发来光学刺激磁铁的晶格的特定原子振动。

在国际科学家的国际团队成功操纵原子水平后，快速和节能的未来数据处理技术都在地平线上。

兰卡斯特大学的Malicist rostislav Mikhaylovskiy博士说：“随着现有技术的停滞效率趋势，新的科学方法尤为宝贵。我们对磁力的原子驱动超速控制的发现为快速和节能的未来数据处理技术开辟了广泛的途径，以跟上我们的数据饥饿。“

磁性材料在现代寿命中使用磁力磁铁的应用范围从冰箱磁铁到谷歌和亚马逊用于存储数字信息的数据中心。

这些材料宿主占互相对齐的基本磁矩或“旋转”，其对准主要由晶格中原子的排列来控制。

旋转可以被视为初级“指南针”，通常描绘为箭头，显示从北极到南极的方向。在磁体中，所有旋转通过称为交换相互作用的力沿相同方向对齐。交换相互作用是最强的量子效应之一，这是负责磁性材料的存在。

不断增长的有效磁性数据处理需求要求用于操纵磁状态并操纵交换相互作用的方法是控制磁性最有效和最重要的方法。

为了实现这一结果，研究人员使用了最快和最强的刺激：超短激光脉冲励磁。它们使用光来光学刺激磁铁的晶格的特定原子振动，该晶格广泛地扰乱并扭曲了材料的结构。

这项研究的结果发表在兰卡斯特，德尔福特，奈梅亨，列尔和基辅的国际团队的着名期刊自然材料。

博士学生德尔福特技术大学的Jorrit Hortensius说：“我们光学摇动磁铁的格子，该磁铁由交替上下的小磁性矩组成，因此与熟悉的冰箱磁铁不同，没有净磁化。”

在很短的时间内摇动晶体后，研究人员测量了磁性如何直接演变的方式。在摇动之后，反铁磁体的磁性系统改变，使得净磁化出现：对于一部分的时间，材料变得类似于日常冰箱磁铁。

这一切都在前所未有的短时间内的少于几个皮秒（百万分之一的一百万）。这次不仅比现代计算机硬盘驱动器中的录制时间短的数量级，而且与磁化切换的基本限制也完全匹配。

来自兰卡斯特大学的Rostislav Mikhaylovskiy博士解释：“已经认为，通过原子振动控制磁性的控制被限制为声激发（声波），不能比纳秒更快。我们已经将磁性开关时间减少了1000倍，这本身就是一个主要的里程碑。“

DMYTRO AFANASIEV博士从德尔福特技术大学补充说：“我们相信，我们的调查结果将促进进一步研究探索和理解磁力态的超快晶格控制的确切机制。”

参考：“通过光驾驶声磁性相互作用超速控制”D. Afanasiev，JR Hortensius，Ba Ivanov，A. Sasani，E. Bousquet，YM Blanter，RV Mikhaylovskiy，AV Kimel和Ad Caviglia，2月8日2021年，自然材料。 DOI：
10.1038 / s41563-021-00922-7