电流写入的瓶颈日益凸显

当前主流磁存储器通过电流改变材料内部磁化方向来写入数据，虽具备断电不丢失的优势，但写入速度受限，且电流产生的焦耳热导致能耗居高不下。在AI与大型数据中心用电量持续攀升的背景下，这一短板愈发刺眼。

从"全光磁翻转"到工程化突破

为绕开电流写入的固有局限，研究团队转向"全光磁翻转"技术——以光脉冲替代电流来切换磁化方向。该现象此前虽已在亚铁磁材料中被观察到，但因读取性能不佳，始终难以胜任稳定的数字存储任务。真正的难点在于：广泛应用于磁存储器的钴铁硼（CoFeB）合金虽拥有出色的读出性能，却长期被认为不适用于光控磁翻转。

研究团队另辟蹊径，设计出一种由钴（Co）、钆（Gd）与CoFeB层交替堆叠的人工亚铁磁结构，各层之间通过反铁磁交换耦合实现精确联动。通过原子尺度的厚度调控与多层结构优化，团队最终实现了利用单个飞秒激光脉冲稳定、可重复地完成磁状态翻转，并验证了材料可经受多次写入与重写操作。

与现有产业体系高度兼容

与此前仅在模型材料中实现的光控磁翻转不同，此次突破直接落在CoFeB体系之上。研究团队指出，这意味着该材料与现有磁隧道结（MTJ）技术高度兼容，可更顺畅地融入当前存储器架构，具备更强的实际应用价值。研究过程中，团队借助日本第四代同步辐射光源设施NanoTerasu，运用X射线磁圆二色性光谱技术，从原子尺度解析了材料中的自旋排列与层间相互作用，为新材料的理性设计提供了关键依据。

展望：十年内有望落地

研究团队认为，这项成果的意义不止于实验室验证。更快、更低功耗的存储器有望显著缓解AI时代一个常被忽视的隐性成本——数据中心与先进计算系统不断膨胀的电力需求。此外，该材料未来还有望充当光电转换接口，连接光互联与电子电路，推动光电子与电子芯片的深度融合，预计在未来十年内逐步走向实际应用。