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由英國約克大學(University of York)主導的一支跨國科學家研究團隊聲稱開發出能以超快速雷射脈衝改變材料磁極狀態的方法，可望用於實現更高能效的熱感應開關元件，從而為具有更高性能與能源效率效的新一代磁性材料與元件發展舖路。

這項開發任務集中於全光式熱感應磁開關(TIMS)，採用了超快速雷射脈衝來改變材料的磁極狀態，相當於記錄數據的單個位元。由於在全光式切換時不必使用磁場來寫入數據，因而可實現顯著降低功耗的目標。每個寫入位元所沉積的雷射能量更小得多。

目前用於儲存的磁性材料幾乎都是全數位化資訊。資訊處理與儲存佔據全球能源消耗的很大一部份，而要持續提升能源效率就需要開發新的技術與材料。

迄今為止，僅稱為亞鐵磁性材料(ferrimagnet)的稀土過渡金屬(Re-Tm)合金已被證明能表現出全光式切換特性。然而，這些材料均難以在新科技元件所需的奈米級下生產，而且由於使用了釓(Gd)與鋱(Tb)等稀土類金屬而變得極其昂貴。

由紐克大學物理系為主導的這支研究團隊還包括來自德國赫蒙霍玆國家研究中心(HZB)與荷蘭奈梅亨大學(Radboud University Nijmegen)的科學家們，共同展示如何使用合成亞鐵磁──兩個鐵磁及其非磁性間隔層的夾層。該間隔層在兩個鐵磁之間耦合，使其得以彼此對齊相對。而當受到超快雷射脈衝時，該結構可自發性切換其磁性狀態，以顯示寫入數據的單個位元。

約克大學物理系教授Richard Evans解釋：「隨著全球人口不斷增加導致對於能源的需求攀升，各種新科技設備被廣泛利用的最重要目標之一就在於提升能源效率。合成亞鐵磁結構克服了Re-Tm合金的內在問題，從而為具有更高性能與能效的新一代磁性材料與元件的發展舖路。由於這項研究成果顯示可有效利用奈米級的結構，從而為實現基於熱感應開關的元件邁出了一大步。」

該研究計劃由歐盟第七期科研架構計畫(EU-FP7)、荷蘭科學研究組織(NWO)以及物質基礎研究基金會(FOM)贊助。

編譯：Susan Hong

(參考原文：Research Suggests New Class of Magnetic Materials ，by Paul Buckley)

資料來源:電子工程專輯