研究人员发现光控磁存储器的新材料

芝加哥大学普利兹克分子工程学院 (PME) 的研究人员在开发一种新型光学存储器方面取得了意想不到的进展，这种存储器可以快速高效地存储和访问计算数据。在研究一种由锰、铋和碲 (MnBi2Te4) 组成的复合材料时，研究人员发现，这种材料的磁性会随着光的变化而快速而轻松地发生变化。这意味着可以使用激光在 MnBi2Te4的磁态中编码信息。

“这确实凸显了基础科学如何能够非常直接地为工程应用带来新思路，”分子工程学助理教授、新论文的资深作者杨硕龙说。“我们一开始的动机是了解这种材料的分子细节，最终意识到它具有以前未被发现的特性，这些特性使其非常有用。”

在《科学进展》上发表的一篇论文中，杨和他的同事展示了 MnBi2Te4中的电子如何在两种相反的状态之间竞争——一种适用于编码量子信息的拓扑状态，以及一种适用于光存储的光敏状态。

解决拓扑难题

过去，MnBi2Te4因其作为磁性拓扑绝缘体 (MTI) 的潜力而受到研究，这种材料的内部表现得像绝缘体，但外表面导电。对于二维极限下的理想 MTI，会出现一种量子现象，其中电流沿其边缘以二维流的形式流动。这些所谓的“电子高速公路”有可能编码和携带量子数据。

尽管科学家预测 MnBi2Te4应该能够承载这样的电子高速公路，但这种材料在实验上一直很难操作。

杨说：“我们最初的目标是了解为什么在 MnBi 2Te4中获得这些拓扑特性如此困难。为什么预测的物理特性并不存在?”

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