瑞典查尔姆斯理工大学

数字浪潮下的能源挑战与磁性机遇

当下，数字数据量正以指数级速度迅猛增长。未来几十年内，数据存储、处理和传输所消耗的能源将占全球能源消耗的近30%。这一严峻趋势，迫使科研人员加快步伐，探寻更加节能的存储技术，并积极开拓全新的技术可能性。在数字存储技术的发展进程中，磁性已然成为关键因素。科研人员通过深入研究磁性材料中电子在外部磁场和电流作用下的行为，致力于设计出速度更快、体积更小且能耗更低的存储芯片。

传统磁性结合难题待解

在磁性领域，通常存在铁磁性和反铁磁性这两种基本磁性状态。将这两种截然相反的磁性有机结合，不仅具有极高的科学研究价值，还能为计算机存储和传感器技术带来显著优势。在以往的存储器材料研究中，要实现铁磁性和反铁磁性的共存，只能通过堆叠不同铁磁和反铁磁材料的多层结构来实现。这种方法不仅增加了材料的复杂性和制造成本，还在多层堆叠过程中引发了诸多界面问题，影响了存储器的性能和可靠性。

兼具双重磁性的原子级薄晶体使内存芯片能效提升十倍

二维晶体结构实现磁性突破

此次瑞典查尔姆斯理工大学研究团队的突破性成果在于，成功将铁磁性和反铁磁性整合到单一的二维晶体结构中，创造出一种独特的倾斜磁性。在这种结构中，电子能够快速、轻松地切换方向，且无需依赖外部磁场。这一创新设计使得存储器的能耗大幅降低，仅为原来能耗的约十分之一。

该新型材料由钴、铁、锗、碲等磁性与非磁性元素构成的合金精心制成，巧妙地使铁磁性和反铁磁性在单一结构中和谐共存。在存储器的实际应用中，这些二维晶体薄膜通过范德华力进行层叠，而非采用传统的化学键结合方式。这种独特的层叠方式有效避免了多层堆叠中常见的界面问题，大大提高了制造的可靠性，同时也显著简化了生产工艺，降低了生产成本。

新材料或引领存储技术变革

这一突破性研究成果为数据存储技术带来了新的曙光。随着人工智能、移动技术和高级数据处理等领域的快速发展，对高效、可靠存储方案的需求日益迫切。这种新型二维磁性材料的出现，有望满足这些领域对存储技术的严苛要求，推动整个行业迈向一个新的发展阶段。未来，科研人员将继续深入研究该材料的性能和应用潜力，进一步优化其设计和制造工艺，为全球数据存储技术的革新贡献力量。