在量子材料研究领域,如何突破传统磁存储技术的物理极限,一直是国际科学界关注的焦点。
传统铁磁存储器面临集成度提升困难、能耗较高等瓶颈,而反铁磁材料又存在操控难度大的问题。
这一背景下,交错磁体与手性反铁磁材料因其独特的物理特性,被视为下一代存储技术的革命性材料。
清华大学宋成教授团队经过多年攻关,在两项关键技术上取得重大进展。
研究团队首次发现晶体对称性是交错磁体的本质特征,这一发现不仅为交错磁体确立为独立磁性门类提供了实验依据,更通过开发锑化铬材料,实现了室温条件下通过晶格畸变调控磁性的突破。
该成果发表于《自然》系列期刊后,迅速引发国际同行关注,目前全球已有20余个研究组跟进相关方向。
在另一项突破性工作中,科研人员创新性地采用分子束外延技术,设计出新型同质结结构。
这一设计成功解决了传统手性反铁磁操控依赖外磁场的难题,在零磁场条件下实现了100%的磁序翻转,效率较传统材料提升近10倍。
值得注意的是,该技术路线完全兼容现有半导体工艺,为产业化应用扫清了技术障碍。
业内专家指出,这两项突破具有重要的应用价值。
在磁存储领域,新技术可使存储密度提升百倍以上,同时降低90%的能耗;在太赫兹通信方面,新材料有望实现更高频率的信号处理能力。
目前,研究团队已与国内主要半导体企业展开合作,加快推进原型器件研发。
据科技部相关负责人介绍,这些成果被纳入"十四五"新材料专项重点支持方向。
随着后续研究的深入,预计3-5年内可完成工程验证,届时将显著提升我国在高端存储芯片领域的自主可控能力。
从磁性材料的“指纹识别”到“电学操控”,再到面向器件的原型验证,相关成果提示:越是面向未来产业的关键领域,越需要在基础研究的深水区建立可被验证、可被调控、可被工程化的科学支点。
以问题为导向的持续投入与跨学科协同攻关,将决定这些新型磁性体系能否在“十五五”期间走出实验室、走向产业链,为高端制造与数字经济提供更坚实的底座。