Till skillnad från de magnetiska materialen som används för att göra en typisk minnesenhet, antiferromagneter fastnar inte på ditt kylskåp. Det beror på att de magnetiska snurren i antiferromagneter är motsatt inriktade och tar ut varandra.

Forskare har länge teoretiserat att antiferromagneter har potential som material för ultrasnabba stabila minnen. Men ingen kunde ta reda på hur man manipulerar sin magnetisering för att läsa och skriva information i en minnesenhet.

Nu, ett team av forskare vid Berkeley Lab och UC Berkeley som arbetar i Center for Novel Pathways to Quantum Coherence in Materials, ett Energy Frontier Research Center finansierat av U.S. Department of Energy, har utvecklat en antiferromagnetisk switch för datorminne och bearbetningstillämpningar. Deras fynd, publiceras i tidskriften Naturmaterial , har konsekvenser för ytterligare miniatyrisering av datorenheter och personlig elektronik utan förlust av prestanda.

Med hjälp av ett fokuserat jonstråleinstrument vid Berkeley Labs Molecular Foundry, forskarna – ledda av James Analytis, en fakultetsforskare vid Berkeley Labs materialvetenskapsavdelning och docent och Kittel-ordförande för kondenserad materiens fysik vid UC Berkeley – tillverkade enheten av atomärt tunna ark av niobdisulfid, en övergångsmetalldikalkogenid (TMD). För att bilda en antiferromagnetisk TMD, de syntetiserade lager av järnatomer mellan varje niobdisulfidark.

Studiens medförfattare Nityan Nair och Eran Maniv upptäckte att om man applicerar små pulser av elektrisk ström roterar antiferromagnetens spinn, vilket i sin tur växlar materialets motstånd från högt till lågt.

Till deras förvåning, de fann också att "dessa magnetiska snurr kan vändas eller manipuleras med små applicerade strömmar, cirka 100 gånger mindre än de som används i något annat material med liknande respons, "sa Analytis.

Forskarna planerar nästa att testa olika antiferromagnetiska TMD:er i hopp om att identifiera ett system som fungerar vid rumstemperatur och på så sätt vidareutveckla området för spinnbaserad elektronik eller spintronik, där information transporteras av elektronernas magnetiska snurr.