一种识别反铁磁体中磁有序的新技术
发布时间：2025-02-21 17:37:51 阅读数： 147
穿过晶体的光波（红色箭头）可以揭示某些二维反铁磁体的磁畴。来源：RIKEN紧急物质科学中心
一种照亮一种特殊磁铁内部秩序的新技术可以帮助工程师们制造更好的记忆存储设备。这项技术是由日本理研研究所的物理学家开发的，可以使存储设备不易损坏。这项研究发表在《自然通讯》杂志上。
传统的硬盘是基于铁磁材料的，铁磁材料中与每个原子相关的磁偶极子或自旋都指向同一个方向。这种排列使材料具有净磁场。通过在材料上产生不同的磁化模式来存储数据。但物理学家正在寻求用反铁磁体代替铁磁体来提高器件性能。在反铁磁体中，相邻的自旋以相反的方向排列。这种结构确保了材料没有净磁场，因为相反的自旋相互抵消。RIKEN紧急物质科学中心（CEMS）的Naoki Ogawa说：“原则上，反铁磁存储器应该比铁磁存储器更快、更小，对错误的抵抗力也更强。”理想的应用是，反铁磁体的自旋应该在整个材料中以反平行的方式有序排列。然而，Ogawa指出：“这种情况不会自然地发生在反铁磁晶体中。”相反，材料被分裂成磁畴——在每个磁畴内，相邻的自旋是反平行的，但在相邻的磁畴中，交替模式是相反的。问题是，在物理学家能够操纵这些域来纠正它们的方向之前，他们需要能够找到它们，而这并不容易。小川说：“你不能只是看着他们。“你需要一种将它们形象化的方法。”
一种识别结构域的方法是用一束光朝一个方向照射材料，然后再朝相反的方向照射。磁畴可以通过检查光的频率受原子和自旋对称性影响的不同方式来确定。同样来自CEMS的王子倩解释说：“当你改变光的方向时，这种材料的反应会有所不同，这让你可以确定它的结构。”这种效应很难分辨出来。但在一项原理验证研究中，Wang、Ogawa和同事们发现了一种包含锰、磷和硫的二维晶体的方法。他们施加了一个电场作为额外的干扰源，这将区域的可见性提高了90%。王指出，之前的尝试使用了磁场和电场的结合，但这需要更笨重的仪器，而且速度要慢得多。Wang说：“现在我们可以可视化这些域，我们的下一步是开发一种超快的技术来局部操纵它们。”
