電子學新未來 二維磁鐵用於未來計算的潛力
編譯／高晟鈞
麻省理工學院的科學家已經解決了將二維磁性材料投入實際應用的關鍵障礙，為下一代節能電腦奠定了基礎。在人工智慧的推動下，全球運算技術正以前所未有的速度成長，這也導致運算基礎設施運作所耗費的能源成為主要問題，如何不斷開發更節能的運算設備，是科學界面臨的巨大挑戰。
二維磁鐵的優勢
使用磁性材料來建造記憶體與處理器等設備，已然成為超越前一代「CMOS」電腦的一條途徑，除了使用的能源要少的多，磁鐵中的磁化切換能替代電晶體的開啟與關閉，以表示二進位代碼的0與1。其中，一類新型磁性材料（二維范德華磁鐵）更是提供了卓越的性能，能提高磁性設備的擴展性與能源效率，幫助其商業化。
然而，一如超導體，二維材料材料通常只能在非常低的溫度下工作，如何將工作溫度提高至室溫仍是實現商業化的首要前提。此外，在電腦中使用時，二為材料還需要在無需任何磁場的情況下進行電切換，才有可能轉化為新一代「綠色」電腦。
研究突破
研究團隊成功結合范德華磁鐵（碲化鐵鎵）與另一種二維材料（二碲化鎢），設計出一種「范德華原子分層異質結構」，只需要在雙層裝置上施加電流脈衝，就可以在0與1間切換磁鐵狀態。
二碲化鎢的特殊分子結構，使得該材料本身具有一個破碎的鏡面，當沿著平行於此鏡面的對稱軸施加電流時，所產生的自旋電流可以直接引起超薄磁鐵的狀態切換。
由磁性材料製成的電腦記憶體和處理器，可以比傳統的矽基設備消耗更少的能量，與塊狀磁性材料相比，范德華磁鐵可以提供更高能源效率和更好的可擴展性，研究團隊目前正在研究類似的范德華材料，並試圖進一步降低電流密度。此外，他們也希望與其他研究人員合作，尋找商業規模製造二維磁性開關裝置的方法。
資料來源:ScitechDaily
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