«Альтернативный» магнетизм подтверждён экспериментально — путь к новой памяти открыт

Группа учёных из Японии впервые экспериментально подтвердила проявление альтермагнетизма в тонких плёнках диоксида рутения. Явление альтермагнетизма было впервые наблюдено лишь около года назад, и новая работа стала одним из первых шагов на пути к созданию новых типов накопителей на основе магнитной записи. Не исключено, что пройдёт не так уж много времени, и жёсткие диски, а также память MRAM больше не будут прежними.

Открытие сделано исследователями из Национального института материаловедения (NIMS), Токийского университета (University of Tokyo), Киотского института технологии (Kyoto Institute of Technology) и Тохокуского университета (Tohoku University). Оно основано на точном эпитаксиальном выращивании плёнок RuO₂ (диоксида рутения) на подложках Al₂O₃ (оксида алюминия), что позволило наблюдать уникальные спиновые свойства материала. Результаты согласуются с теоретическими расчётами и были получены с помощью передовых методов анализа, включая рентгеновскую дифракцию и магнитный линейный дихроизм.

Альтермагнетизм представляет собой третий фундаментальный тип магнетизма, сочетающий преимущества ферромагнетиков и антиферромагнетиков. В отличие от ферромагнетиков (например, железа), альтермагнетики не обладают чистой намагниченностью и устойчивы к внешним магнитным полям, что снижает вероятность ошибок в устройствах памяти. Если сравнивать их с антиферромагнетиками, то у альтермагнетиков спиновые состояния электронов более выражены, что облегчает их считывание, а также управление ими (запись, стирание). Проще — значит с меньшими энергозатратами, что в свете растущего энергопотребления ЦОД крайне важно.

Прорыв японских учёных открывает путь к созданию принципиально новых запоминающих устройств. На основе альтермагнитных материалов, таких как RuO₂, можно разрабатывать более быстрые, энергоэффективные и энергонезависимые аналоги MRAM (магниторезистивной памяти с произвольным доступом), а также улучшенные версии SSD и HDD. Такие устройства будут потреблять меньше энергии, работать быстрее, обладать повышенной устойчивостью к радиации и перепадам температур. Это особенно актуально для дата-центров и ускорителей искусственного интеллекта, где объёмы данных и требования к производительности растут экспоненциально.

Хотя технология пока находится на стадии лабораторных исследований, её потенциал огромен. Коммерческая реализация потребует ещё нескольких лет исследований, но открытие уже признано важным шагом к новой эре спинтронных вычислений и хранения информации.