更快、更高效的数据存储

一个研究小组在反铁磁体中发现了磁性现象，可以为开发更快、更高效的数据存储铺平道路。

（ChinaIT.com讯）在反铁磁体中，磁波是如何表现的？它们又是如何传播的？“畴壁”在这个过程中起到什么作用？这对数据存储的未来意味着什么？这些问题是康斯坦茨物理学家 Davide Bossini 博士领导的国际研究小组最近在《物理评论快报》杂志上发表的一篇文章的重点。该团队报告了反铁磁体中的磁现象，这种现象可以由超快（飞秒）激光脉冲引起，并有可能赋予材料在节能和超快数据存储应用方面的新功能。

对存储容量的需求增长速度快于可用的基础设施

大数据技术和基于云的数据服务的广泛使用意味着全球对数据存储的需求不断扩大——同时需要更快的数据处理。同时，现有的技术也不可能永远跟上。康斯坦茨大学的物理学家及该研究的主要作者 Davide Bossini 博士表示：“如果不能开发出新的、更高效的数据存储和处理技术，那么增长的需求估计只能在大约 10 年的有限时间内得到满足。”

为了防止发生数据危机，仅仅按照当前的技术水平建设越来越多的数据中心是不够的。未来的技术还必须比基于磁硬盘的传统海量数据存储更快、更节能。其中一类材料，反铁磁体，是开发下一代信息技术的理想候选材料。

反铁磁体的结构

我们都熟悉由铁或其他铁磁性材料制成的家用磁铁。这些材料的原子都具有相同的磁性 - 就像指南针的小针一样 – 因此磁极（磁化）的发生就会影响周围环境。相反，反铁磁体的原子具有相互抵消的交替磁矩。因此，反铁磁体没有净磁化，因此对周围环境没有磁性影响。

然而，在内部，这些在自然界中大量发现的反铁磁体被分成许多更小的区域，称为磁畴，其中方向相反的磁矩排列在不同的方向上。这些畴通过称为“畴壁”的过渡区域彼此分开。Bossini 博士说：“虽然这些过渡区域在反铁磁体中是众所周知的，但直到现在，人们对畴壁对反铁磁体磁性能的影响知之甚少——尤其是在极短的时间增量期间。”

飞秒磁现象

在这篇文章中，研究人员描述了反铁磁体（更具体地说：氧化镍晶体）暴露于超快（飞秒）激光脉冲下时会发生什么。飞秒的尺度非常短，在这段时间内，即使是光也只能移动非常小的距离。在千万亿分之一秒（一飞秒）内，光仅传播 0.3 微米——相当于一个小细菌的直径。

国际研究小组表明，畴壁在反铁磁氧化镍的动态特性中起着积极的作用。实验表明，具有不同频率的磁波可以在不同的畴中被感应、放大甚至相互耦合——但前提是存在畴壁。Bossini 解释道：“我们的观察表明，反铁磁体中普遍存在的畴壁可能会在超快尺度内赋予这些材料新的功能。”

实现更高效数据存储的重要步骤

跨畴壁耦合不同磁波的能力突出了主动控制磁波在时间和空间中的传播以及飞秒级单个磁波之间的能量转移的潜力。这是使用这些材料进行超快数据存储和处理的先决条件。

这种基于反铁磁体的数据存储技术将比目前的技术快几个数量级，而且更节能。他们还将能够存储和处理更大数量的数据。由于材料没有净磁化，它们也更不容易出现故障和外部操纵。“因此，基于反铁磁体的未来技术将满足下一代数据存储技术的所有要求。它们还有可能跟上对数据存储和处理能力不断增长的需求，”Bossini 总结道。