RIKEN物理学家开发的一种新型磁性材料可以通过实现更高的存储密度和更快的存储写入速度来提高计算机存储容量。他们的研究成果发表在《自然通讯》杂志上。

硬盘等存储设备通过在磁性材料上创建不同的磁化模式来存储数据。他们使用称为铁磁体的磁性材料，例如铁和钴，当施加磁场时，其中单个原子的磁场彼此对齐。

然而，铁磁体并不是数据存储的理想选择。 “铁磁体的问题在于，邻近区域可能会干扰，导致自发磁化，从而破坏数据。因此，你无法拥有高存储密度，”日本理化学研究所突发物质科学中心的王萌解释道。 “此外，磁化模式的切换速度很慢。”

反铁磁材料中相邻原子的磁场往往沿相反方向排列，有望解决这些挑战。但由于在反铁磁体中无法观察到磁化，物理学家需要一种不同的技术来编码和读取数据。

在过去的 20 年里，物理学家一直认为某些反铁磁材料可以支持一种不同的行为，称为“反常霍尔效应”。它可用于操纵反铁磁材料中的电子来存储和读出数据。

一个多世纪前，美国物理学家埃德温·霍尔首次在非磁性材料中观察到传统的霍尔效应。当电场施加到导电材料时，电子沿着材料沿平行于电场的直线移动。但霍尔​​发现，当同时施加外部磁场时，电子的路径会弯曲。

后来，霍尔发现，即使没有施加外部磁场，这种弯曲也会发生在某些磁性材料中，这种现象被称为反常霍尔效应。

现在，王和同事已经证明了在没有磁场的情况下，含有钌和氧的反铁磁金属中的反常霍尔效应。研究小组必须在晶体中添加少量铬，稍微改变其对称结构，从而实现这种效果。

反常霍尔效应以前曾在更复杂类型的反铁磁体中出现过。但这是首次在具有简单共线结构的反铁磁金属中观察到这种效应，这使其在实际应用中具有吸引力。

“这种材料很容易制成薄膜，”王说。 “我们希望我们的工作能够激励其他人寻找其他廉价且易于制造的材料。”