حافظه پیشرفته
محققان با موفقیت روشی را برای تعویض ماده جدید بین دو حالت با ولتاژ مختلف و با سرعت بسیار زیاد و با دقت بسیار بالا نشان دادند. مواد تشکیل دهنده فیزیکی دستگاه مورد نظر بطور قابل توجهی در برابر تأثیرات خارجی مانند میدان مغناطیسی مقاوم هستند. این واقعیت ها در کنار هم به معنای ایجاد دستگاه حافظه پر سرعت و ظرفیت بالا است. چنین حافظه پیشرفته از مواد پیشرفته ای بسیار کارآمد خواهد بود.
در سال 1929 ، فیزیکدان نظری هرمان ویل در حال بررسی معادله تازه مشتق شده دیراک بود که بسیاری از موارد را در فیزیک ذرات توصیف می کند و منجر به کشف پادماده شد. وی متوجه این معادله حاکی از وجود ذره ای بی جرم است که به عنوان فرمی Weyl معروف شد. این اعتقاد بر این بود كه ذره ابتدایی نوترینو بوده است.
تقریباً یک قرن بعد در سال 2015 سرانجام فرمال ویل در واقعیت کشف شد و در سالهای بعد ، فیزیکدانان نه تنها آن را درک می کنند بلکه کاربردهای بالقوه ای را نیز برای آن پیدا می کنند. تیمی از جمله محققان آزمایشگاه به سرپرستی استاد ساتروو ناکاتسوجی در انستیتوی فیزیک حالت جامد و گروه فیزیک در دانشگاه توکیو راهی برای استفاده از فرمینون های ویل برای ساخت دستگاه های پیشرفته حافظه پیدا کردند.
Tomino Higo ، معاون تحقیقات ، توضیح داد: “Spintronics كلمه ای است كه احتمالاً علاقه مندان به آینده فناوری را برانگیخته است. به طور گسترده ، این چیزی است كه می تواند بسیاری از كاركردهای الكترونیكی را در دستگاههای امروزی جایگزین كند. وی گفت: “مدتی است که از مواد فرومغناطیسی ، آهنربا هایی که به طریقی آشنا رفتار می کنند ، برای کشف پدیده های اسپینترونیک استفاده شده است.”
ضد مغزها مواد جالبی هستند زیرا آنها به محققان بسیاری از خواص مفید را ارائه می دهند که مواد فرومغناطیسی از آن استفاده می کنند ، اما به دلیل یک ترتیب خاص از اجزای تشکیل دهنده آنها ، کمتر در معرض میدان مغناطیسی خارجی قرار می گیرند.
این کار در هنگام کار به سمت دستگاههای حافظه فایده ای دارد ، زیرا صحت و استحکام از اهمیت بالایی برخوردار است ، اما این ترتیب ویژه همچنین باعث می شود تا دستکاری مواد در صورت لزوم سخت تر شود.
حافظه پر سرعت و ظرفیت بالا
نکاتسوجی گفت: “به هیچ وجه مشخص نبود که شما بتوانید با استفاده از یک پالس الکتریکی ساده ، حالت ضد فرومغناطیسی را کنترل کنید.” این جاست که فرمیونهای فوق الذکر ویل وارد می شوند. “در نمونه ما (آلیاژ منگنز ضد فرومغناطیسی Mn3Sn) ، فرمین های ویل در نقاط ویل در فضای حرکت (نه یک فضای فیزیکی بلکه یک روش ریاضی برای نشان دادن تکانه ذرات در یک سیستم) وجود دارد. این نقاط ویل دارای دو حالت ممکن هستند. ”
“یافته موفقیت آمیز ما این است که می توانیم یک نقطه ویل را بین این حالت ها با جریان الکتریکی خارجی اعمال شده بر روی لایه های نازک مجاور Mn3Sn یا پلاتین یا تنگستن تغییر دهیم.
نكاتسوجی اضافه كرد: “كشف ما نشان می دهد كه فرمی ویل بی جرم كه توسط فیزیكدانان دنبال می شود در آهنربا ما یافت شده است ، و علاوه بر این می توان از طریق برق آن دستكاری كرد.” به لطف سیگنال بسیار بزرگی که توسط فرمیون های Weyl در Mn3Sn ایجاد شده است ، تشخیص تعویض گشتاور چرخش امکان پذیر است.
هیگو گفت: “در مطالعه ما دو چالش بزرگ وجود داشت. یکی در بهینه سازی سنتز فیلم های نازک Mn3Sn. دیگری کشف مکانیزم تعویض بود.”
“ما نه تنها هیجان زده می شویم زیرا پدیده های جالبی پیدا کرده ایم ، بلکه به این دلیل که می توان انتظار داشت که یافته های ما در آینده کاربردهای مهمی داشته باشد. با ایجاد مواد جدید ، پدیده های جدیدی را کشف می کنیم که می توانند به دستگاههای جدید منجر شوند. تحقیقات ما پر از رؤیاست. “