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使熒光燈嗡嗡作響的特性可以為新一代更高效的計算設備提供動力，這些設備用磁場而不是電來存儲數據。由密歇根大學研究人員領導的一個團隊已經開發出一種材料，它的"磁致伸縮性"至少是同類材料的兩倍，而且成本遠遠低于其他材料。除了計算之外，它還可以為醫療和安全設備帶來更好的磁傳感器。
當一種材料的形狀和磁場相聯系時，就會發生磁致伸縮，也就是說，形狀的改變會導致磁場的改變。這一特性可能是被稱為磁電的新一代計算設備的關鍵。磁電芯片可以使從大型數據中心到手機的所有東西都更加節能，削減世界計算基礎設施的電力需求。
該材料由鐵和鎵組合而成，在今天(2021年5月12日)發表在《自然通訊》上的一篇論文中作了詳細介紹。該團隊由麻省理工學院材料科學與工程教授John Heron領導，包括來自英特爾、康奈爾大學、加州大學伯克利分校、威斯康辛大學、普渡大學和其他地方的研究人員。
磁電設備使用磁場而不是電力來存儲二進制數據的數字1和0。微小的電脈沖使它們略微膨脹或收縮，將它們的磁場從正向翻轉為負向，反之亦然。因為它們不需要像今天的芯片那樣需要穩定的電力流，所以它們使用的能量只是一小部分。
今天的大多數磁致伸縮材料使用稀土元素，這些元素太稀缺，成本太高，無法用于計算設備所需的數量。但Heron倫的團隊已經找到了一種方法，從廉價的鐵和鎵中“哄騙”出高水平的磁致伸縮性。通常情況下，鐵鎵合金的磁致伸縮性會隨著鎵的加入而增加。但是，當更多的鎵開始形成一個有序的原子結構時，這些增加會趨于平穩，并最終開始下降。因此，研究小組使用了一種稱為低溫分子束外延的工藝，基本上將原子凍結在原地，防止它們隨著更多鎵的加入形成有序的結構。
通過這種方式，Heron和他的團隊能夠將材料中的鎵的數量增加一倍，與未修改的鐵鎵合金相比，磁致伸縮性增加了10倍。
"低溫分子束外延是一種極其有用的技術--它有點像用單個原子進行噴漆，"Heron說。"而將材料'噴繪'到一個在施加電壓時輕微變形的表面上，也使得測試其磁致伸縮特性變得容易。該研究中制作的磁電設備有幾微米大小--按計算標準來說是很大的。但是研究人員正在與英特爾合作，尋找方法將它們縮小到更有用的尺寸，以便與該公司的磁電自旋軌道設備(或MESO)計劃兼容，其目標之一是將磁電設備推向主流。
雖然使用這種材料的設備可能還要等幾十年，但Heron的實驗室已經通過密歇根大學技術轉讓辦公室申請了專利保護。
(原標題：鐵鎵磁電芯片技術為新一代更高效的計算設備帶來了可能)
浙公網安備 33010602000006號
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