磁波在反鐵磁體中是如何表現的，它們是如何傳播的?在這個(gè)過(guò)程中，"域壁"發(fā)揮了什么作用?這對數據存儲的未來(lái)又意味著(zhù)什么?這些問(wèn)題是康斯坦茨物理學(xué)家 Davide Bossini 博士領(lǐng)導的一個(gè)國際研究小組最近在《物理評論快報》雜志上發(fā)表的一篇文章的重點(diǎn)。

　　該小組報告了反鐵磁體中的磁性現象，這些現象可由超快(飛秒)激光脈沖誘導，并有可能賦予這些材料以新的功能，用于節能和超快數據存儲應用。

　　現狀：對存儲容量的需求增長(cháng)速度超過(guò)了現有的基礎設施

　　對大數據技術(shù)和基于云的數據服務(wù)的瘋狂使用意味著(zhù)全球對數據存儲的需求在不斷擴大--同時(shí)對更快的數據處理的需求也在不斷擴大。同時(shí)，目前可用的技術(shù)將無(wú)法永遠跟上?？邓固勾拇髮W(xué)的物理學(xué)家 Davide Bossini 博士是這項研究的主要作者，他說(shuō)："據估計，如果在此期間不能開(kāi)發(fā)出新的、更有效的數據存儲和處理技術(shù)，那么只能在大約 10 年的有限時(shí)期內滿(mǎn)足日益增長(cháng)的需求。"

　　更快、更有效的數據存儲

　　康斯坦茨大學(xué)的研究小組發(fā)現了反鐵磁體中的磁性現象，這可能為開(kāi)發(fā)更快和更有效的數據存儲鋪平道路。

　　為了防止數據危機的發(fā)生，僅僅是不斷地建造越來(lái)越多的數據中心，以目前的技術(shù)水平運作是不夠的。未來(lái)的技術(shù)還必須比基于磁性硬盤(pán)的傳統大規模數據存儲更快、更節能。有一類(lèi)材料，即反鐵磁體，是開(kāi)發(fā)下一代信息技術(shù)的一個(gè)有希望的候選材料。

　　反鐵磁體的結構

　　我們都熟悉由鐵或其他鐵磁性材料制成的家用磁鐵。這些材料的原子在磁性上都是朝向同一方向的--就像指南針的小針一樣--這樣就會(huì )發(fā)生磁極化(磁化)，影響到周?chē)沫h(huán)境。相比之下，反鐵磁體的原子具有交替的磁矩，相互抵消。因此，反鐵磁體沒(méi)有凈磁化，因此對周?chē)h(huán)境沒(méi)有磁性影響。

　　不過(guò)，在內部，這些在自然界中大量發(fā)現的反鐵磁體被分割成許多較小的區域，稱(chēng)為域，其中相反方向的磁矩在不同方向上排列。這些域被稱(chēng)為"域壁"的過(guò)渡性區域彼此分開(kāi)。"Bossini 博士說(shuō)："盡管這些過(guò)渡區域在反鐵磁體中是眾所周知的，但直到現在，人們對域壁對反鐵磁體的磁特性的影響知之甚少--尤其是在極短的時(shí)間內。"

　　飛秒級的磁現象

　　文章中，研究人員描述了當反鐵磁體(更具體地說(shuō)：氧化鎳的晶體)暴露在超快(飛秒)激光脈沖下會(huì )發(fā)生什么。飛秒尺度是如此之短，以至于即使是光在這段時(shí)間內也只能移動(dòng)非常小的距離。在四百萬(wàn)億分之一秒(飛秒)內，光只移動(dòng)了 0.3 微米--相當于一個(gè)小型細菌的直徑。

　　國際研究小組表明，域壁在反鐵磁體氧化鎳的動(dòng)態(tài)特性中發(fā)揮著(zhù)積極作用。實(shí)驗顯示，不同頻率的磁波可以被誘導、放大，甚至在不同的域中相互耦合--但只有在有域壁存在的情況下。"Bossini 解釋說(shuō)："我們的觀(guān)察表明，反鐵磁體中域壁的普遍存在有可能被用來(lái)賦予這些材料以超快尺度的新功能。"

　　邁向更有效的數據存儲的重要步驟

　　耦合不同磁波穿過(guò)域壁的能力突出了主動(dòng)控制磁波在時(shí)間和空間上的傳播，以及在飛秒尺度上單個(gè)磁波之間的能量轉移的潛力。這是使用這些材料進(jìn)行超高速存儲和處理數據的前提條件。

 

　　這種基于反鐵磁體的數據存儲技術(shù)將比目前的技術(shù)快幾個(gè)數量級，而且更節能。它們也將能夠存儲和處理更大的數據量。由于這些材料沒(méi)有凈磁化，它們也將更不容易受到故障和外部操縱的影響。"因此，基于反鐵磁體的未來(lái)技術(shù)將滿(mǎn)足下一代數據存儲技術(shù)的所有要求。它們也有可能跟上對數據存儲和處理能力日益增長(cháng)的需求"，Bossini 總結道。
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