Исследователи из Пенсильванского университета (США) разработали тонкую керамическую плёнку, которая тоньше человеческого волоса. По их словам, материал с необычными магнитными свойствами в перспективе способен сделать вычислительные устройства быстрее, экономичнее и с большей ёмкостью хранения данных. Работа опубликована в журнале Advanced Materials.

Плёнка относится к классу высокоэнтропийных оксидов (ВЭО) - керамических материалов, которые объединяют несколько разных элементов в единой кристаллической решётке. Команда под руководством Саида Альмишала из Колледжа наук о Земле и минералах Пенсильванского университета более десяти лет развивает это направление, начатое в 2015 году. Новый материал - тоже ВЭО, но с особой внутренней структурой.

Ключевая идея - так называемая "аномальная кристалличность": идеально упорядоченный кристалл содержит химический беспорядок. Именно такое сочетание, по словам авторов, позволяет создавать слоистые границы раздела и управлять магнитными сигналами. Магнитные сигналы, в отличие от электрического тока, требуют меньше энергии для передачи и хранения информации. В современных устройствах за работу и сохранение данных отвечает комбинация тока и магнетизма, но усиление роли магнетизма может снизить зависимость от тока.

Создание плёнки заняло около десяти лет - процесс авторы сравнивают с изготовлением краски и нанесением её на стену. В сотрудничестве с Ок-Риджской национальной лабораторией (штат Теннесси) учёные измерили магнитные явления на границах раздела и отработали методику получения плёнки. По словам Альмишала, эта работа и статья 2025 года в журнале Advanced Science - первый шаг к объединению магноники (раздел физики о магнитных возбуждениях) и спинтроники (область, изучающая спин электрона и его магнитные свойства).

Пока речь идёт о лабораторном прототипе. Команда планирует сотрудничать с промышленностью для дальнейшей разработки. Соавтор Джон-Пол Мария отмечает потенциальную эффективность для крупных дата-центров: "Такие материалы предлагают потенциальный подход к достижению высокой эффективности - в 10-100 раз выше - в дата-центрах". Этот выигрыш, по его словам, во многом связан с использованием магнетизма. Однако это лишь оценка потенциала, а не доказанный результат.

Мария также подчёркивает ценность фундаментальных исследований: ранние эксперименты с ВЭО начинались не с конкретной цели, а с желания понять возможности металлургии. "Ранние эксперименты дают начало прорывным достижениям", - говорит он. В университете создаётся лаборатория квантовых и магнитных измерений, где будут изучать свойства материалов, в том числе при разных температурах.

Источник: Phys.org