摘自：phys.org
由EPFL共同领导的研究合作揭示了一种奇特材料的意外磁性特性，这可能实现计算机在切换单个位所需能量达到百万分之一以下。
材料科学领域不断发现或制造具有奇特特性的材料。其中之一就是多铁材料，这是一类独特的材料，可以同时磁化和极化，也就是说，它们对磁场和电场都非常敏感。
将这两种特性融合到同一种材料中使多铁材料特性变得非常有趣，极具研究和商业应用的潜力，从先进电子技术到下一代存储器件的应用都有可能。通过理解和利用多铁材料的特性，研究人员旨在开发更高效、更紧凑甚至节能的技术。
锰掺杂锗碲化物（GeTe）的磁开关方法。Hugo Dil（EPFL）。
现在，一项国际研究合作揭示了多铁锰掺杂锗碲化物（Mn-doped GeTe）的一些令人兴奋的特性；在锗碲化物（GeTe）的晶体结构中引入了少量锰（Mn）原子以改变其特性。这项工作为未来的节能计算提供了希望，同时也加深了对多铁材料的集体行为的理解。
该项目由EPFL的Hugo Dil教授、林茨约翰内斯·开普勒大学的Gunther Springholz教授和西波希米亚大学的Jan Minár教授共同领导。研究结果发表在《自然通讯》杂志上。
Dr. Cinthia Piamonteze和Dr. Juraj Krempasky正在进行一项研究实验。
众所周知，Mn-doped GeTe具有独特的铁电和磁性特性。但新的研究发现，它还具有与典型铁磁体（如铁）不同的磁序特性，后者会跟随磁场排列。相反，科学家们发现Mn-doped GeTe具有铁磁体的特征。
什么是铁磁体？与我们用来贴冰箱的“普通”磁铁不同，铁磁体更像是两个略有不同强度的磁铁叠加在一起。发现Mn-doped GeTe呈现这种行为意味着我们现在可以更灵活地控制磁化方向——这对于许多技术来说是一个重要特征。
这被证明是重要的，因为它使科学家们能够开发一种方法，通过惊人的六个数量级来提高磁化方向切换的效率。他们不是通过传统的向Mn-doped GeTe施加大电流脉冲的方式来实现这一点，而是使用一个小的、不断波动的（交流）电流，然后在恰当的时机进行微小的电流推动，有点像在正确的时机推动秋千以减少力气。研究人员将这种现象命名为“随机共振”。
这个微小的“推动”引起了Mn-doped GeTe中快速传播的变化，就像水池中的涟漪一样。这是因为这种材料在某种程度上既像固体又像液体，本质上是一种玻璃：一个部分的变化会引起连锁反应，改变其他部分。
以技术角度来说，磁开关通过集体激发在Mn-doped GeTe中迅速传播，这是在材料内大量电子自旋的协调集体运动。“这是因为该系统形成了一个相关的自旋玻璃，其中局部磁矩处于玻璃态，类似于旧式窗户中的原子，”Hugo Dil说。“如果一个自旋被迫改变其取向，这个信息将像波浪一样在样品中传播，并导致其他磁矩也发生切换。”
他补充说：“从技术应用的角度来看，这种开关效率的提高当然非常有趣。它最终可以导致计算机需要的能量比当前所需的切换一个位的能量少于百万分之一。然而，作为一名物理学家，真正让我着迷的是集体行为。我们现在计划进行空间和时间分辨实验，以了解这些激发如何传播以及如何控制它们。”
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