磁波在反鐵磁體中是如何表現(xiàn)的，它們是如何傳播的?在這個(gè)過程中，"域壁"發(fā)揮了什么作用?這對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的未來又意味著什么?這些問題是康斯坦茨物理學(xué)家 Davide Bossini 博士領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國際研究小組最近在《物理評(píng)論快報(bào)》雜志上發(fā)表的一篇文章的重點(diǎn)。

　　該小組報(bào)告了反鐵磁體中的磁性現(xiàn)象，這些現(xiàn)象可由超快(飛秒)激光脈沖誘導(dǎo)，并有可能賦予這些材料以新的功能，用于節(jié)能和超快數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)用。

　　現(xiàn)狀：對(duì)存儲(chǔ)容量的需求增長速度超過了現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施

　　對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)和基于云的數(shù)據(jù)服務(wù)的瘋狂使用意味著全球?qū)?shù)據(jù)存儲(chǔ)的需求在不斷擴(kuò)大--同時(shí)對(duì)更快的數(shù)據(jù)處理的需求也在不斷擴(kuò)大。同時(shí)，目前可用的技術(shù)將無法永遠(yuǎn)跟上。康斯坦茨大學(xué)的物理學(xué)家 Davide Bossini 博士是這項(xiàng)研究的主要作者，他說："據(jù)估計(jì)，如果在此期間不能開發(fā)出新的、更有效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理技術(shù)，那么只能在大約 10 年的有限時(shí)期內(nèi)滿足日益增長的需求。"

　　更快、更有效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

　　康斯坦茨大學(xué)的研究小組發(fā)現(xiàn)了反鐵磁體中的磁性現(xiàn)象，這可能為開發(fā)更快和更有效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)鋪平道路。

　　為了防止數(shù)據(jù)危機(jī)的發(fā)生，僅僅是不斷地建造越來越多的數(shù)據(jù)中心，以目前的技術(shù)水平運(yùn)作是不夠的。未來的技術(shù)還必須比基于磁性硬盤的傳統(tǒng)大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)更快、更節(jié)能。有一類材料，即反鐵磁體，是開發(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(jié)構(gòu)

　　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)，影響到周圍的環(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，反鐵磁體沒有凈磁化，因此對(duì)周圍環(huán)境沒有磁性影響。

　　不過，在內(nèi)部，這些在自然界中大量發(fā)現(xiàn)的反鐵磁體被分割成許多較小的區(qū)域，稱為域，其中相反方向的磁矩在不同方向上排列。這些域被稱為"域壁"的過渡性區(qū)域彼此分開。"Bossini 博士說："盡管這些過渡區(qū)域在反鐵磁體中是眾所周知的，但直到現(xiàn)在，人們對(duì)域壁對(duì)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(nèi)。"

　　飛秒級(jí)的磁現(xiàn)象

　　文章中，研究人員描述了當(dāng)反鐵磁體(更具體地說：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(nèi)也只能移動(dòng)非常小的距離。在四百萬億分之一秒(飛秒)內(nèi)，光只移動(dòng)了 0.3 微米--相當(dāng)于一個(gè)小型細(xì)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)揮著積極作用。實(shí)驗(yàn)顯示，不同頻率的磁波可以被誘導(dǎo)、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："我們的觀察表明，反鐵磁體中域壁的普遍存在有可能被用來賦予這些材料以超快尺度的新功能。"

　　邁向更有效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的重要步驟

　　耦合不同磁波穿過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(zhuǎn)移的潛力。這是使用這些材料進(jìn)行超高速存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)的前提條件。

 

　　這種基于反鐵磁體的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)將比目前的技術(shù)快幾個(gè)數(shù)量級(jí)，而且更節(jié)能。它們也將能夠存儲(chǔ)和處理更大的數(shù)據(jù)量。由于這些材料沒有凈磁化，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技術(shù)將滿足下一代數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的所有要求。它們也有可能跟上對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理能力日益增長的需求"，Bossini 總結(jié)道。
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