清华大学材料学院的宋成和潘峰带领团队，给磁存储领域带来了新的突破。他们开发出了一种新的技术，把手性反铁磁序给完全翻转过来了。这个研究，就是让手性反铁磁材料在基础研究和实际应用之间打通了一个通道。把这个技术和太赫兹动力学、零杂散场、自旋劈裂能带这些特点结合起来，就有了打造下一代超高密度、超快读写和低功耗磁存储设备的基础。这项成果已经发表在《自然》杂志上了。 长期以来，磁存储技术一直面临一个问题：铁磁材料操作方便，但密度提不上去；反铁磁材料密度高、速度快，但是操作困难。这个团队找到了解决方法：通过整合手性反铁磁“非共线自旋指纹”的两个核心维度，利用非常规自旋流来引发非常规磁动力学，实现了高效全电学完全翻转。这不仅让极性可以控制好，翻转效率也大大提升了。他们还从磁八极子的角度入手，解开了这个问题的“效率密码”：只要解决自旋极化和磁易面几何构型的问题，就能让高效驱动和低能垒共存。 实验中他们用分子束外延技术制备了Mn3Sn同质结，用预磁化控制实现了零场翻转极性反转。测试结果表明这个方法抗干扰能力很强。新构型在临界电流密度、功耗以及反常霍尔矫顽力与电流密度比值这几项指标上都优化了很多。特别是第三项指标比铁磁材料提高了两个数量级。 研究工作历时五年，团队通过优化分子束外延工艺解决了材料晶体生长的难题。他们正在推进相关器件的应用研究。 这个技术可以帮助开发高密度、低功耗、超快读写的新型磁存储技术，同时也为太赫兹纳米振荡器等设备研发提供支持。