يمكن للحالة المغناطيسية التي تم التحقق من صحتها حديثًا أن تفتح الطريق نحو ذاكرة فائقة السرعة وعالية الكثافة لتقنيات الذكاء الاصطناعي ومراكز البيانات المستقبلية.
أظهر فريق تعاوني من الباحثين من NIMS وجامعة طوكيو ومعهد كيوتو للتكنولوجيا وجامعة توهوكو أن الأغشية الرقيقة من ثاني أكسيد الروثينيوم (RuO)2) عرض المغناطيسية البديلة، وهي خاصية رئيسية لما يعتبر الآن الفئة الأساسية الثالثة من المواد المغناطيسية.
يمكن للمواد ذات الخصائص المغناطيسية البديلة أن تعالج العيوب الرئيسية لذاكرة الوصول العشوائي المغناطيسية الحالية، والتي تعتمد على المغناطيسات الحديدية التقليدية. وبسبب هذه الإمكانية، فإنهم يجذبون الاهتمام كمرشحين لتقنيات الذاكرة المستقبلية التي تهدف إلى توفير سرعة وكثافة بيانات أعلى بكثير.
الدراسة لا تحدد فقط RuO2 باعتبارها مادة واعدة لهذه التطبيقات ولكنها تشير أيضًا إلى طريقة لزيادة تحسين أدائها من خلال التحكم الدقيق في اتجاه تركيبها البلوري. تم الإبلاغ عن هذه النتائج مؤخرًا في اتصالات الطبيعة.
ثاني أكسيد الروثينيوم (RuO2) تمت دراستها بشكل متزايد كمنصة محتملة للمغناطيسية البديلة، والتي تم اقتراحها كشكل أساسي ثالث للمغناطيسية.
تجعل المواد المغناطيسية التقليدية المستخدمة في أجهزة الذاكرة من السهل نسبيًا كتابة البيانات باستخدام المجالات المغناطيسية الخارجية. ومع ذلك، فهي عرضة للتدخل من الحقول الضالة غير المرغوب فيها، والتي يمكن أن تسبب أخطاء وتضع حدودًا لمدى كثافة تخزين المعلومات.
حدود المواد المغناطيسية الموجودة
ومن ناحية أخرى، فإن المواد المضادة للمغناطيسية قوية ضد مثل هذه الاضطرابات الخارجية. ومع ذلك، نظرًا لأن دوراناتها على المستوى الذري تلغي بعضها البعض، فمن الصعب قراءة المعلومات منها كهربائيًا.
وقد أدى هذا إلى زيادة الطلب على المواد المغناطيسية التي تجمع بين مقاومة الاضطرابات الخارجية والتوافق مع القراءات الكهربائية، وتسمح أيضًا بإعادة الكتابة بشكل مثالي.
ومع ذلك، فإن النتائج التجريبية المتعلقة بالمغناطيسية البديلة في RuO₂ كانت غير متسقة في جميع أنحاء العالم، مما يعيق الفهم الواضح لطبيعتها الأساسية. علاوة على ذلك، فإن عدم وجود عينات من الأغشية الرقيقة عالية الجودة ذات اتجاه بلوري موحد قد حال دون التحقق التجريبي القاطع.
نجح فريق البحث المشترك في تصنيع اتجاه واحد (متغير واحد) RuO2 أغشية رقيقة ذات محاور بلورية متوازية على ركائز من الياقوت. وأوضحوا الآلية التي يتم من خلالها تحديد الاتجاه البلوري من خلال اختيار الركيزة الأمثل وضبط ظروف النمو.
التحقق التجريبي من المغناطيسية البديلة
باستخدام ثنائية اللون الخطي المغناطيسي للأشعة السينية، حدد الفريق ترتيب الدوران والترتيب المغناطيسي الذي يتم فيه إلغاء المغنطة الصافية (أقطاب N-S). علاوة على ذلك، لاحظوا المقاومة المغناطيسية المنقسمة للدوران – وهي ظاهرة تختلف فيها المقاومة الكهربائية اعتمادًا على اتجاه الدوران – وبالتالي التحقق كهربائيًا من البنية الإلكترونية المنقسمة للدوران.
كانت نتائج التباين الخطي المغناطيسي للأشعة السينية متسقة مع حسابات المبادئ الأولى على تباين الخواص المغنطيسية البلورية، مما يدل على أن RuO2 الأغشية الرقيقة تظهر المغناطيسية البديلة.
هذا الاكتشاف يدعم بقوة إمكانات RuO2 الأغشية الرقيقة كمواد واعدة للجيل القادم من أجهزة الذاكرة عالية السرعة وعالية الكثافة.
بناءً على هذه النتائج، يهدف فريق البحث إلى تطوير أجهزة ذاكرة مغناطيسية عالية السرعة وعالية الكثافة من الجيل التالي باستخدام أغشية RuO₂ الرقيقة.
ومن المتوقع أن تساهم هذه الأجهزة في معالجة معلومات أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من خلال الاستفادة من خصائص السرعة العالية والكثافة العالية للمغناطيسية البديلة.
علاوة على ذلك، يمكن تطبيق تقنية التحليل المغناطيسي القائمة على السنكروترون والتي تم إنشاؤها في هذه الدراسة على استكشاف المواد المغناطيسية البديلة الأخرى وتطوير الأجهزة السبينترونية.
المرجع: “دليل على متغير واحد في الأغشية الرقيقة RuO2(101) ذات المغنطيسية البديلة” بقلم كونغ هي، وجينشاو وين، وجون أوكاباياشي، ويوشيو ميورا، وتيان يي ما، وتاداكاتسو أوكوبو، وتاكيشي سيكي، وهيرواكي سوكيجاوا، وسيجي ميتاني، 24 سبتمبر 2025، اتصالات الطبيعة.
DOI: 10.1038/s41467-025-63344-y
تم دعم هذا العمل من خلال المنح المعونة للبحث العلمي (أرقام المنح: 22H04966، 24H00408)؛ ومبادرة MEXT لإنشاء مراكز دوائر متكاملة جديدة من الجيل التالي (X-NICS) (رقم المنحة: JPJ011438)؛ وبرنامج GIMRT التابع لمعهد أبحاث المواد بجامعة توهوكو؛ والمشاريع البحثية التعاونية لمعهد أبحاث الاتصالات الكهربائية بجامعة توهوكو.
لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.
تنويه من موقعنا
تم جلب هذا المحتوى بشكل آلي من المصدر:
yalebnan.org
بتاريخ: 2025-12-19 00:46:00.
الآراء والمعلومات الواردة في هذا المقال لا تعبر بالضرورة عن رأي موقعنا والمسؤولية الكاملة تقع على عاتق المصدر الأصلي.
ملاحظة: قد يتم استخدام الترجمة الآلية في بعض الأحيان لتوفير هذا المحتوى.