Группа учёных из Японии впервые экспериментально подтвердила проявление альтермагнетизма в тонких плёнках диоксида рутения. Явление альтермагнетизма впервые наблюдалось 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.

Ryzen и 16 Гбайт DDR5: как сэкономить на памяти так, чтобы не лишиться 15 % производительности

Компьютер месяца, спецвыпуск: эпоха отката, или Как дефицит чипов памяти влияет на выбор железа для игрового ПК

Обзор ноутбука HONOR MagicBook X16 2026: как раньше, только лучше

Обзор Samsung Galaxy Z TriFold: тройной складной смартфон по цене квартиры в Воркуте

Обзор Ryzen 7 9850X3D: три процента за двадцать баксов

Гид по выбору OLED-монитора в 2026 году: эволюция в деталях

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 4/3DNews

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.

Физики из Университета Техаса в Остине впервые экспериментально наблюдали полную последовательность экзотических магнитных фаз в атомарно тонком (однослойном) магнитном материале. Эксперимент позволил создать устойчивые островки намагниченности размером в несколько нанометров, обещая в будущем привести к появлению намного более ёмких накопителей, чем, например, жёсткие диски.

Компьютер месяца, спецвыпуск: эпоха отката, или Как дефицит чипов памяти влияет на выбор железа для игрового ПК

Ryzen и 16 Гбайт DDR5: как сэкономить на памяти так, чтобы не лишиться 15 % производительности

Гид по выбору OLED-монитора в 2026 году: эволюция в деталях

Обзор Ryzen 7 9850X3D: три процента за двадцать баксов

Обзор ноутбука HONOR MagicBook X16 2026: как раньше, только лучше

Обзор Samsung Galaxy Z TriFold: тройной складной смартфон по цене квартиры в Воркуте

Источник изображения: University of Texas at Austin

Теория предполагает, что в процессе охлаждения атомарно тонкий двумерный материал последовательно проходит две фазы. Каждая из фаз по отдельности уже наблюдалась учёными, но полный цикл ещё никто не воспроизводил.

Так, при охлаждении материала до температур от –150 до –130 °C возникает фаза Березинского–Костерлица–Таулеса (BKT), в которой магнитные моменты атомов формируют устойчивые вихревые структуры — пары связанных вихрей, закрученных в противоположных направлениях и ограниченных объёмом двумерного материала. Диаметр каждого вихря не превышает нескольких нанометров.

При дальнейшем охлаждении материал переходил во вторую чётко выраженную магнитную фазу, называемую упорядоченной фазой «часов» с шестью состояниями (six-state clock phase), в которой магнитные моменты принимают подчинённую симметрии одну из шести возможных ориентаций на плоскости. В каком-то смысле это похоже на цифры на циферблате часов, откуда данная фаза взяла название. Эти состояния стабильные и долгоживущие, что создаёт основу для использования технологии для записи информации.

Эффект достигнут в кристалле трисульфида никель-фосфора (NiPS₃). Он подтверждён как теоретически, так и наблюдением с использованием нелинейной оптической микрополяриметрии.

Открытие подтверждает фундаментальные модели двумерного магнетизма и топологической физики, включая вклад советского физика Вадима Березинского, чьи идеи легли в основу BKT-перехода (за развитие этой теории Нобелевская премия 2016 года присуждена Костерлицу и Таулесу).

Значимость работы заключается в демонстрации исключительно устойчивых наноразмерных магнитных вихрей в чисто двумерной системе, что открывает новые пути управления магнетизмом на атомном уровне. В перспективе учёные планируют найти материалы, где подобные фазы стабилизируются при более высоких температурах (ближе к комнатной), что может привести к созданию сверхкомпактных магнитных наноустройств, прорывам в спинтронике и создание других технологий.

По мере развития технологий записи цифровых данных проблема хранения архивов ничуть не теряет своей актуальности. Напротив, новые технологии генерации контента опережают темпы расширения хранилищ. Говоря словами Алисы из знаменитого произведения Кэрролла: «Нужно бежать со всех ног, чтобы просто оставаться на месте». Учёные из Австралии обещают «не оставаться на месте» в системах магнитной записи, а сделать рывок, представив миру магнит из одной молекулы.

Компьютер месяца, спецвыпуск: эпоха отката, или Как дефицит чипов памяти влияет на выбор железа для игрового ПК

Обзор Ryzen 7 9850X3D: три процента за двадцать баксов

Обзор Samsung Galaxy Z TriFold: тройной складной смартфон по цене квартиры в Воркуте

Ryzen и 16 Гбайт DDR5: как сэкономить на памяти так, чтобы не лишиться 15 % производительности

Обзор ноутбука HONOR MagicBook X16 2026: как раньше, только лучше

Гид по выбору OLED-монитора в 2026 году: эволюция в деталях

Источник изображения: Jamie Kidston/ANU

Разработкой магнита из одной молекулы занялся коллектив из Австралийского национального университета (ANU) в сотрудничестве с Университетом Манчестера. Также были привлечены вычислительные ресурсы Центра суперкомпьютеров Pawsey в Западной Австралии. Отчёт о работе опубликован в последнем номере журнала Nature.

Сегодня магнитная запись осуществляется с вовлечением огромного массива атомов на дисках, которые организуются в домены. Соседние домены негативно влияют друг на друга, и это тоже мешает повышать плотность записи на магнитных дисках. Домен размером с одну молекулу стал бы выходом, который привёл бы к высокоплотной записи данных, и работы в этом направлении идут. Но пока все предложенные материалы демонстрируют стабильность сверхмалых магнитных доменов только при очень низкой температуре — около 80 К (-193 ℃). Учёные из Австралии шагнули в более тёплую область рабочих температур, открыв магнитную молекулу, стабильную при температуре 100 К (-173 ℃).

«Новый одномолекулярный магнит, разработанный исследовательской группой, может сохранять своё магнитное состояние при температуре до 100 Кельвинов, что составляет около минус 173 градусов по Цельсию, или такой же холодной, как лунный вечер», — сказал соавтор исследования профессор Николас Чилтон (Nicholas Chilton) из ANU.

Очевидно, что в домашних условиях непросто поддерживать температуру -173 ℃. Однако для центров обработки и хранения данных это вообще не проблема. Таких температур легко добиться с использованием такого недорогого хладагента, как жидкий азот. Слоган «Храните данные в морозилке» может стать насущной реальностью.

Сама по себе молекула-магнит представляет давно известное соединение редкоземельного элемента диспрозия с двумя атомами азота. В обычных условиях все три атома расположены зигзагом, но благодаря добавке алкена они выстроились почти в идеальную прямую, что придало молекуле магнитные свойства.

Учёные теоретически обосновали структуру магнитной молекулы и вычислили её свойства, для чего был использован суперкомпьютер и квантовая механика. Уравнения квантовой механики дают результат, совпадающий с показаниями эксперимента до 12 знаков после запятой. Поэтому расчётам можно верить. Сделанное открытие позволит оттолкнуться от него и найти молекулы с ещё более сильными магнитными характеристиками, или поддерживающими их при более высокой температуре.

«Эта новая молекула может привести к появлению новых технологий, которые позволят хранить около трёх терабайт данных на квадратный сантиметр. Это эквивалентно примерно 40 000 CD-копий альбома "Тёмная сторона Луны", помещенных на жёсткий диск размером с почтовую марку, или примерно полумиллиону видеороликов TikTok», — резюмируют исследователи.

Экспоненциальный рост информационного потока и прогресс в сфере нейронных сетей и искусственного интеллекта требуют новой и необычной памяти, поскольку требования к хранению и обработке данных переросли современные технологии. Кандидатов на эту роль много, и одним из них может стать созданная в Барселоне память на магнитных вихрях, которая, к тому же, удачно имитируют синапсы головного мозга человека, прокладывая путь к нейроморфным вычислениям.

Гид по выбору OLED-монитора в 2026 году: эволюция в деталях

Обзор ноутбука HONOR MagicBook X16 2026: как раньше, только лучше

Обзор Ryzen 7 9850X3D: три процента за двадцать баксов

Обзор Samsung Galaxy Z TriFold: тройной складной смартфон по цене квартиры в Воркуте

Ryzen и 16 Гбайт DDR5: как сэкономить на памяти так, чтобы не лишиться 15 % производительности

Компьютер месяца, спецвыпуск: эпоха отката, или Как дефицит чипов памяти влияет на выбор железа для игрового ПК

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews

О разработке сообщили исследователи из Автономного университета Барселоны (UAB), опубликовав статью в журнале Nature Communications. Учёные отступили от идеи использовать сплошные тонкоплёночные покрытия, как, например, происходит при производстве жёстких дисков. Вместо этого они создали массив точек нанометрового размера. Каждая точка представляет собой своеобразную ячейку памяти, разрядность которой может быть ощутимо больше двух классических 0 и 1.

Принцип новой разработки заключается в том, что состоянием ячейки можно управлять без токовой цепи, как происходит в случае классической магниторезистивной памяти. Вместо этого ячейкой управляют напряжением (магнитным полем), что резко снижает энергопотребление памяти и, как следствие, её тепловыделение.

Источник изображений: Nature Communications 2025

Наноточки изготавливаются из первоначально парамагнитного (слабомагнитного) материала FeCoN (соединение железа, кобальта и азота). Когда под электроды под наноточками подаётся напряжение — создаётся электромагнитное поле, происходит выталкивание ионов азота в окружающий материал электролит. Тем самым материал превращается в ферромагнетик с растущим снизу вверх градиентом намагниченности.

После определённого рубежа магнитные моменты атомов в наноточках формируют устойчивую магнитную вихреобразную структуру (Vortion). Это соответствует переводу наноточки в определённое состояние или, проще говоря, ведёт к записи ячейки. Учёные убедились, что регулируя время подачи напряжения на электроде можно добиваться нескольких магнитных состояний вихрей, тем самым повышая разрядность хранения данных в каждой наноточке.

Самым интересным применением нового типа памяти обещает стать её использование в нейроморфных вычислениях. Подобно хранению данных в синапсе человеческого мозга, память на магнитном вихре может содержать одновременно весовой коэффициент и амплитуду, открывая путь к новым типам вычислений в памяти.