کشف آمریکا راه را برای حافظه رایانه‌ای بسیار سریع و فشرده هموار می‌کند
پژوهشگران دانشگاه تگزاس در آستین و مؤسسه ماکس پلانک برای ساختار و دینامیک مواد کشفی فوق‌العاده انجام داده‌اند که می‌تواند صنعت الکترونیک، از جمله حافظه‌های مغناطیسی رایانه‌ای را انقلابی کند.
آنها دریافتند که ماده لایه‌ای چندفرومغناطیسی یدید نیکل (NiI2) قوی‌ترین اتصال مغناطیسی-الکتریکی شناخته شده تاکنون را دارا است.
اتصال مغناطیسی-الکتریکی پدیده‌ای منحصر به فرد است که در آن تغییرات در میدان الکتریکی می‌تواند ویژگی‌های مغناطیسی یک ماده را تحت تأثیر قرار دهد و بالعکس.
دکتر فرانک گائو، محقق پسادکتری در فیزیک در UT و یکی از نویسندگان اصلی مقاله گفت: "فاش کردن این اثرات در مقیاس لایه‌های نازک یدید نیکل یک چالش بزرگ بود، اما موفقیت ما پیشرفتی بزرگ در زمینه چندفرومغناطیسی‌ها به حساب می‌آید."
این کشف می‌تواند انقلاب عظیمی در توسعه دستگاه‌های فوق سریع و با مصرف انرژی کم در زمینه‌های مختلف از جمله محاسبات کوانتومی به همراه داشته باشد.
کشف مکانیزم
چندفرومغناطیسی‌ها موادی منحصر به فرد هستند که دارای خصوصیات الکتریکی و مغناطیسی هستند که از طریق خاصیتی به نام اتصال مغناطیسی-الکتریکی به هم مرتبط‌اند. این خاصیت به دلیل پتانسیل آن برای دستگاه‌های سریع‌تر، کوچکتر و با مصرف انرژی کمتر برای پیشرفت‌های تکنولوژیکی بسیار مورد توجه است.
پژوهشگران دریافتند که NiI2 در زمینه اتصال مغناطیسی-الکتریکی از همه مواد شناخته شده‌ی نوع خود پیشی می‌گیرد. این درخشش با تحریک ماده با پالس‌های فوق‌کوتاه لیزر و مشاهده تغییرات حاصل در ترتیب‌های الکتریکی و مغناطیسی آن به دست آمد.
نویسنده همکار امیل ویناس بوستروم از MPSD توضیح داد که اتصال مغناطیسی-الکتریکی استثنایی در یدید نیکل به دو عامل کلیدی نسبت داده می‌شود.
بوستروم توضیح داد که یکی از عوامل مربوط به اتصال مغناطیسی-الکتریکی قوی بود مربوط به جفت‌بودن اسپین-مدار، یک اثر نسبیتی مشاهده شده در اتم‌های ید.
او ادامه داد: "عامل دوم شکل خاص ترتیب مغناطیسی در یدید نیکل است که به نام مارپیچ اسپین یا هلیک اسپین شناخته می‌شود. این ترتیب برای ایجاد ترتیب فرومغناطیسی و برای قوت اتصال مغناطیسی-الکتریکی ضروری است."
تاثیرات این کشف عظیم است. اتصال مغناطیسی-الکتریکی استثنایی یدید نیکل می‌تواند چندین حوزه تکنولوژیکی را تغییر دهد.
عصر جدید در الکترونیک
خلاصه پروژه، شینیو پنگ در بیانیه مطبوعاتی اظهار داشت: "کشف ما راه را برای دستگاه‌های سریع و کارآمد انرژی مغناطیسی-الکتریکی، از جمله حافظه‌های مغناطیسی هموار می‌کند."
این می‌تواند راه را برای حافظه مغناطیسی فوق سریع و کم مصرف باز کند، که امکان ذخیره و بازیابی داده‌ها را با سرعتی بسیار بالاتر از فناوری‌های فعلی فراهم می‌سازد و در عین حال انرژی بسیار کمتری مصرف می‌کند.
این همچنین می‌تواند ارتباط سریع و بسیار قابل اعتماد بین کیوبیت‌ها، بلوک‌های سازنده اصلی رایانه‌های کوانتومی را ممکن کند.
علاوه بر این، این کشف می‌تواند به توسعه حسگرهای شیمیایی بسیار حساس منجر شود و کنترل کیفیت سخت‌گیرانه و ایمنی داروها در صنایع شیمیایی و دارویی را تضمین کند.
زمینه تحقیق بیشتر
این مطالعه مهم، قدم بزرگی به جلو در زمینه چندفرومغناطیسی‌ها است، کلاسی از مواد که دارای خصوصیات الکتریکی و مغناطیسی هستند.
دهه‌هاست که دانشمندان به چندفرومغناطیسی‌ها علاقه‌مند بوده‌اند و پتانسیل آنها برای کاربردهای گسترده را تشخیص داده‌اند. مفهوم دستکاری ویژگی‌های مغناطیسی با میدان‌های الکتریکی و بالعکس، مدت‌هاست که موضوع تحقیق فشرده بوده است.
این پیشرفت اخیر می‌تواند به کشف کامل پتانسیل این مواد فوق‌العاده منجر شود.
محققان امیدوارند که یافته‌های آنها نه تنها الهام‌بخش کشف سایر مواد با خصوصیات مشابه باشد، بلکه توسعه تکنیک‌های مهندسی نوآورانه برای تقویت بیشتر اتصال مغناطیسی-الکتریکی در یدید نیکل را نیز تحریک کند.
این می‌تواند منجر به دوران جدیدی از الکترونیک شود که بر اساس سرعت بی‌سابقه، کارایی و اندازه‌های کوچکتر متمرکز است.
