科学家首次在实验室制造的晶体中观测到另一种磁性 这有望提高电子设备的效率和速度 并为基础物理学开拓新的探索领域 。
基于早期的理论预测 发现该磁性的国际研究团队在碘化镍（NiI₂）中检测到了所谓的p波磁性 碘化镍是一种二维晶体 具备这种磁性出现所需的精确特性 。
“当时这是一个全新的想法 我们决定通过实验进行验证 因为我们意识到碘化镍是展现这种p波磁效应的理想候选材料 ” 麻省理工学院物理学家里卡多·科明表示 。
在典型的磁体中 电子往往都具有一种称为自旋的属性排列 实际上 这意味着它们微小的 “指南针” 都指向同一方向 从而构建起磁场 。
在被称为反铁磁体的材料中 这些自旋在宏观尺度上完美对齐以相互抵消 。
p波磁性以一种独特的方式将传统铁磁性与反铁磁性结合 产生各种自旋状态的镜像螺旋 在大尺度上抵消磁性 高温炉中生产的超薄碘化镍薄片使电子能够根据其周围的场向不同方向自旋 。
研究人员通过向材料发射偏振光（其振荡方式类似螺旋 而非更传统的波状起伏模式） 揭示了电子自旋中的螺旋状结构 。
除了观测到这种新型磁性 研究人员还能够对其进行控制 利用小电场调整其自旋状态和特性 。
“我们证明了这种新型磁性可以通过电进行操控 ” 麻省理工学院的物理学家宋谦表示 。
“这一突破为一类新型的超快、紧凑、节能且非易失性的磁存储设备铺平了道路 。”
最终结果是 理论上电子自旋可以以复杂且可控的方式切换 这使得其在新兴的自旋电子学领域有潜在用途 自旋电子学是一种利用电子ȇ..
这再次证明了非传统类型磁性的可能性 超越了标准的指南针和扬声器系统 有可能催生全新的材料类别 。
这项技术的实际应用还有一段距离 但最终可能会带来密度更高、速度更快且效率更高的存储芯片 随着人工智能的兴起 能源使用一直是人们关注的问题 。
目前 这样的系统需要仔细校准和特殊的实验室条件 但未来潜力巨大 即电子设备中操控的是电子自旋而非电荷 使系统效率更高 。
“我们只需要一个小电场就能控制这种磁性切换 ” 宋谦说 “p波磁体可以节省五个数量级的能量 这是非常巨大的 。”
该研究已发表在《自然》杂志上 。