研究人員開發了速度更快,能耗更低的電磁開關

2020-11-20 13:32:04 2622 views
摘要

電磁開關的示意圖。來源:UAB磁性材料在現代社會中無處不在,幾乎存在於我們每天使用的所有技術設備中。特別是,諸如智能手機/手錶,平板電腦和台式計算機之類的個人電子產品都依賴磁性材料來存儲信息。現代設備中的信息以二進位數字系統(用作計算機的語言)以1和0的長鏈存儲。

研究人員開發了速度更快,能耗更低的電磁開關

電磁開關的示意圖。來源:UAB

磁性材料在現代社會中無處不在,幾乎存在於我們每天使用的所有技術設備中。特別是,諸如智能手機/手錶,平板電腦和台式計算機之類的個人電子產品都依賴磁性材料來存儲信息。現代設備中的信息以二進位數字系統(用作計算機的語言)以1和0的長鏈存儲。

「如果您想像著一塊磁鐵,就像我們許多人小時候玩過的磁鐵一樣(也許現在仍然如此),您可能會記得它們被分別標記為「北」和「南」(或者有兩個不同的如果將兩個磁鐵彼此相鄰放置,則相同的側面將相互排斥,而相對的側面將相互吸引,這兩個易於識別的截然不同的兩半是這樣的:「 1」和「 0」研究協調員之一的UAB Jordi Sort的ICREA研究人員說:「可以將其分配給磁體的方向,以便可以在計算機中排列一長串磁體來存儲數據。」

當前,改變電子設備中磁體的方向(基本上是寫入或重寫數據)依賴於使用電流,該電流與為房屋中的插座供電並為手機充電所需的電流相同。但是其中存在一個問題:當電流流過一種材料時,該材料會發熱。這種熱量是一種浪費在環境中的能量,實際上是浪費掉了。每年存儲越來越多的數據的需求在增加,並且有必要製造越來越小的設備,這成倍地惡化了這種熱效應,導致巨大的能量損失。因此,政府和私人研究機構轉向開發新型節能材料和技術來解決這一問題也就不足為奇了。

解決此問題的一種可能的方法是使用磁性材料,該材料可以依靠電壓來重新定向磁性材料(在一個稱為壓控磁性的研究領域中進行了研究),使用電壓代替電流來顯著降低改變磁性方向所需的能量。有幾種方法,但是該領域中一個有前途且受歡迎的研究分支探索了磁離子學,其中非磁性原子通過使用電壓移入或移出磁性材料,從而改變其磁性。

UAB,喬治敦大學,德累斯頓HZDR,CNM的馬德里和巴塞羅那,格勒諾布爾大學和ICN2之間的最新合作研究已發表在《自然通訊》雜誌,該研究表明,可以轉換磁性帶電壓的含氮金屬的開和關(即產生或去除該材料的所有磁性特徵)。一個簡單的類比就是,我們能夠簡單地將磁鐵連接到電池並施加一定的電壓極性,從而增加或完全消除磁鐵對冰箱門的吸引力。在該項目中,氮化鈷本身顯示為非磁性,但是當用電壓除去氮時,它會形成富含鈷的結構,該結構是磁性的(反之亦然)。事實證明該過程是可重複的和持久的,這表明這樣的系統是一種以可循環方式寫入和存儲數據的有前途的手段。有趣的是,與使用其他非磁性原子(例如氧氣)的系統相比,它所需的能量也更少,並且速度更快。節省能源。

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