據《自然·材料》雜誌近日刊發的一篇研究論文稱，美國科學家最新開發的一種控制微芯片磁性的手段或將為研製存儲、計算和傳感設備打開一扇新的大門，耗能將比現有版本少得多。此外，該方法還可以克服一些迄今為止阻礙延緩這一領域研究進展的固有物理限制。
美國麻省理工學院（MIT）和美國布魯克海文國家實驗室（Brookhaven National Laboratory，簡稱BNL）的研究人員已經證明，他們可以僅通過使用一個微量電壓就能控制一塊薄膜材料的磁性。他們發現，與當前的標準記憶芯片不同的是，通過這種方式所生成的磁場方向改變並不需要任何持續的動能，就能維持其新的磁性狀態。這篇研究論文由MIT材料科學與工程教授、材料研究實驗室聯合主任傑弗裡·比奇（Geoffrey Beach）、該校研究生Aik Jun Tan以及另外八個來自MIT和BNL共同撰寫。
當硅微晶片在發揮性能的過程中快要達到其基本物理極限時，它們降低其能耗並同時不斷提高自身性能的能力就大大受限了。長久以來，研究人員一直在探索各種各樣、或許能繞過這些限制的新技術。這項最新的發現通過使用氫離子而不是以前嘗試中使用的、體積大得多的氧離子成功地繞開了這些限制。研究人員透露，由於氫離子相對小得多，它們可以很容易地在自旋電子器件的晶體結構中進出，因此這個新的系統不僅運行速度更快，而且還能提供若干其它顯著的優勢，比如，它能在免於破壞材料的條件下每次都成功改變其磁場方向。
具體說來，該研究小組已經證明，在經過多達2000多次的循環運轉後，該材料依然不會被這個過程所降解退化。此外，另一個與氧離子不同的顯著特性是，氫離子能夠很容易地穿過金屬層，從而讓研究小組能夠控制設備深層部分的性能，而這是通過其它方法無法實現的。
比奇的實驗室幾年前就發現了通過氧離子控制磁性的原始過程。他表示，那個最初的發現引發了一系列對一個全新領域的廣泛研究，這個領域被稱為“磁離子學”（magnetic ionics）。比奇解釋道，從本質上說，他的團隊正在“嘗試製造一種類似於晶體管的磁性模擬裝置”——這種裝置可以反覆開關，而不會降低其物理性能。
比奇指出，這類新設備由於其耗能量低和切換速度快的特點，最終可能在移動計算等設備製造領域大有應用潛力，儘管這項技術仍處於初級階段，還亟需進一步開發。他展望道：“我預見，幾年或更短的時間之內能看到該技術的實驗室原型成品問世。”不過他表示，製造一塊功能完整的儲存單元“相當複雜”，可能需要更長的研發時間。
編譯：Jonathan 審稿：西莫
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