(来源于:维基百科)

引言

存储设备,对于计算机和智能系统的性能来说,是一个至关重要的指标。而磁介质,广泛应用于如今的存储设备,例如磁带,硬盘等等,其速度和效率的提升对于产业的发展犹未重要。最近,瑞典乌普萨拉大学的研究人员,发现了一种新型合金材料,为计算机和智能手机等电子设备,带来了更加快速高效的存储。


磁性存储介质简介

磁性材料,对于存储和传输数据十分有效,是早在18世纪首次使用的穿孔卡片的自然继任者。随后的发展,包括磁带和硬盘,带来信息技术的大发展,今天70%的数据存储于磁介质。


穿孔卡片示意图(来源于:维基百科)

如今,人类能够创造微米级的磁性存储设备,并且实现纳秒级的传输速度,以满足日益发展的存储需求,一天的数据传输在100千兆字节的数量级(1,000,000,000,000,000字节)。为了满足高级存储需求,我们需要更小、更快的设备,所以要求新型存储技术和新型磁性材料。


新材料简介

研究人员发现的“磁阻尼 ”材料,是一种由钴和铁组成的二元金属铁磁性合金,阻尼接近10-4的量级。这么低的阻尼,以前只在准金属或磁性绝缘体例如:铁氧化物上被观察到。这种材料制成的设备体积可以十分小,且可消除磁性材料的动态能量损耗。


研究人员也发现这种阻尼可用于实现材料最大限度的节能数据传输。这种磁性材料的阻尼,打个比方说:类似沿着冰面滑过的冰球的摩擦力,一段时间后,摩擦力使得冰球静止。这种磁性材料的阻尼参数,类似冰球和冰面之间的摩擦系数。

这种铁钴合金的低阻尼现象,可以通过其内部电子结构独特的属性来解释,在它里面,阻尼和在最高能级状态的电子数量成正比。

研究的意义

这项铁钴合金低阻尼系数的新发现,加之这种材料很容易生产,甚至在室温下也有磁性,而且铁和钴都是普通元素,让它变成标准化的对比参考材料,用于寻找新的更好的合金。

这项研究领域的实验和理论的结合十分成功,发表的研究论证了合作应对材料领域新技术挑战的重要性。它也提供一种对于阻尼机制的全新基本理解,让理论上预测的全新、更加高效的金属和非金属材料成为可能,阻尼可以比目前发现的铁钴合金更小。

研究论文和团队

这项研究的论文,发表在5月16日的自然物理杂志上,作者包括乌普萨拉大学物理学和天文学系的Danny Thonig、Olle Eriksson、 Olof Karis。研究基于理论计算和实验研究方面的国际合作。

参考资料

【1】Martin A. W. Schoen et al. Ultra-low magnetic damping of a metallic ferromagnet, Nature Physics (2016). DOI: 10.1038/nphys3770

【2】http://phys.org/news/2016-09-combination-materials.html


铁钴合金材料:有效提升计算机存储设备速度和效率
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