鐵磁“三明治”可將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)效率提高萬倍

　　據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)6月19日（北京時(shí)間）報(bào)道，美國科學(xué)家最新研發(fā)出一種鐵磁薄膜“三明治”系統(tǒng)，其效率為傳統(tǒng)鐵磁存儲(chǔ)系統(tǒng)的1萬倍，有望使更快更緊密且能效更高的用于存儲(chǔ)和計(jì)算的芯片出現(xiàn)。相關(guān)研究發(fā)表在最新一期《自然·材料學(xué)》雜志上。

　　鐵磁材料包含南極和北極，當(dāng)用其存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，其表面獨(dú)立的“域”可能會(huì)讓極朝上或朝下，以代表1和0。正常情況下，當(dāng)鐵磁材料通電時(shí)，電流會(huì)推動(dòng)域順著電流方向沿表面行進(jìn)；但此前有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，域也會(huì)朝相反方向行進(jìn)，最新研究就能解決這個(gè)疑問。

　　科學(xué)家們將一塊纖薄的鐵磁材料薄膜放在金屬基座上，在其頂端放置一層氧化物，形成一塊鐵磁“三明治”。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鐵磁薄膜置于鉑上時(shí)，域的運(yùn)動(dòng)方向與電流反向；而當(dāng)其他條件都不變，將鐵磁薄膜置于鉭上時(shí)，域的運(yùn)動(dòng)方向與電流同向。這意味著，關(guān)鍵并不在于鐵磁材料本身，而在于支撐其的金屬是什么。

　　這表明存在一種效應(yīng)改變了域的指向。正常情況下，當(dāng)自旋方向從一個(gè)域變化到另一個(gè)域（從“上”到“下”時(shí)），改變的方向是隨機(jī)的。但在這些薄膜“三明治”內(nèi)，自旋方向要么順時(shí)針要么逆時(shí)針。正是這種獨(dú)特的效應(yīng)，讓電流必須用更多力來推動(dòng)域，而且域移動(dòng)的方向可以通過改變放在磁鐵下面的非磁金屬來改變。這種效應(yīng)被稱為手性效應(yīng)，這是科學(xué)家們首次演示磁域中的手性行為。

　　該研究的高級(jí)作者、麻省理工學(xué)院（MIT）材料科學(xué)和工程學(xué)副教授杰弗里·比奇說：“只有幾種磁性材料能表現(xiàn)出手性效應(yīng)，而且條件極為苛刻：在非常奇特的結(jié)構(gòu)內(nèi)、溫度只比絕對(duì)零度高一點(diǎn)且只在完美的單晶體中。而新現(xiàn)象在室溫下，在很適合用來做集成電路的設(shè)備中就出現(xiàn)了?！?/P>

　　在新的鐵磁“三明治”中，推動(dòng)磁域的力是傳統(tǒng)鐵磁存儲(chǔ)系統(tǒng)的100倍，而需要移動(dòng)域的能量與力的平方成正比，因此，新系統(tǒng)的效率可能是現(xiàn)有技術(shù)的1萬倍。另外，新結(jié)構(gòu)完全可以同目前的制造技術(shù)相兼容，將有望大大改變存儲(chǔ)系統(tǒng)的面貌。

　　該研究的主要作者、MIT的研究生薩特路·艾莫瑞表示，目前的存儲(chǔ)系統(tǒng)有計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)系統(tǒng)、磁盤上的存儲(chǔ)系統(tǒng)和固態(tài)USB存儲(chǔ)系統(tǒng)。理論上講，通過利用新效應(yīng)，“所有存儲(chǔ)系統(tǒng)或許可以由一種材料來滿足”。

　　總編輯圈點(diǎn)

　　爆炸性增長的海量數(shù)據(jù)正潮水般地沖擊著存儲(chǔ)設(shè)備，為解決大數(shù)據(jù)和高并發(fā)訪問的需求，大規(guī)模分布式云存儲(chǔ)漸成趨勢，各地紛紛興建云計(jì)算中心。然而，不論單機(jī)還是云存儲(chǔ)，最終都會(huì)受限于硬件性能而不能無限擴(kuò)展，并日益面臨來自能源和冷卻方面的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。我們迫切需要新技術(shù)來延續(xù)存儲(chǔ)硬件的摩爾定律，并同時(shí)滿足高效和低耗能兩種要求。因此，這種能提高萬倍效率的新結(jié)構(gòu)，對(duì)云計(jì)算的更快發(fā)展和節(jié)能環(huán)保都意義重大。