不需要磁场，实现每秒数十亿次读写，远超传统磁性硬盘！

来自马丁路德大学、哈雷-维滕贝格大学(MLU)和兰州大学物理学家们开发出一个简单的概念，可以显着改进基于磁性的数据处理。使用太赫兹范围内的超短电脉冲，可以非常快地写入、读取和擦除数据，这将使数据处理更快、更设备微型、更节能。研究通过运行复杂的模拟证实了理论，其研究成果发表在《自然-亚洲材料》期刊上。

磁性数据存储对于安全地存储每天产生的海量数据是必不可少，例如通过社交网络。信息一旦存储，多年后仍可检索。例如，在没有能源供应的情况下，移动电话中使用基于电荷的数据存储要短暂得多。传统磁性硬盘驱动器和组件由于机械部件的移动和磁场需要，有其自身的缺点，这使得它们在读写数据时功耗更高，速度相对较慢。来自MLU物理研究所的Jamal Berakdar教授解释说：

我们正在寻找一种快速、节能的替代方案，并且兰州大学的同事们想出了一个简单方法。通过使用太赫兹范围内的超短脉冲，可以将信息写入磁性纳米涡旋中，并在皮秒内取回信息。从理论上讲，这使得每秒可能进行数十亿次读写操作，而不需要磁场。有了适当形状的脉冲，就可以以较低的能源成本非常快速地处理数据，这一新概念是基于现有的太赫兹和磁性技术。

从理论到现实使用

这利用了电脉冲产生和纳米磁性方面的进步。到目前为止，该方法已经在计算机模拟中得到了测试。近年来，在产生和控制电脉冲方面取得了惊人的进步。因此，探索将这些脉冲应用于数据存储的新方法是有意义的。研究人员提出的这一概念，为控制磁性纳米涡旋提供了一种简单工具，因此可以直接用于新的存储技术。

在超快时间尺度上以可重现的方式，对磁涡动力学进行电控制是寻求低能耗高效自旋电子器件的关键因素。为了实用，理想情况下，控制方案应该是快速、可扩展、非侵入性，并且能够实现可靠的磁开关。通过外部磁场、自旋极化电流、自旋波或激光脉冲的磁涡旋切换还不能满足这些要求，特别是改变涡旋手性和极性的重现性。

研究展示了一种新的封装天米子介导的涡旋切换过程，该过程由简单的皮秒电场脉冲序列通过磁电相互作用驱动。旋涡的手性和极性都表现出明确的反转行为，四种不同磁涡状态之间的明确重复切换，为基于非易失性磁涡的信息存储和处理提供了一种节能、高度局部化和相干的控制方法。

博科园｜研究/来自：马丁路德大学

参考期刊《自然-亚洲材料》

DOI: 10.1038/s41427-020-0217-8

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