Физики создали магнитные вихри, способные имитируют работу синапсов нейронов

Магнитоионные вихри или «вортионы» позволяют достичь беспрецедентного уровня контроля магнитных свойств в наномасштабе и при комнатной температуре. Технологию предлагают использовать для разработки энергоэффективных устройств хранения данных и имитации работы синапсов нейронов.

Международная группа исследователей экспериментально получила новое магнитное состояние — магнитоионный вихрь. Это крошечный магнитный вихрь, который управляет с беспрецедентной точностью движением ионов под действием электрического поля. Управляемые вортионы помогут создать новое поколение энергоэффективных устройств для хранения данных, считают ученые.

Активное использование больших данных и систем искусственного интллекта привело к значительному увеличению энергопотребления центрами обработки данных. Традиционные способы хранения информации полагаются на электричество для записи данных. При этом существенная часть энергии теряется при выделении тепла.

Альтернативный подход основан на управлении магнитной памятью с помощью напряжения вместо электрического тока. Теоретически он может существенно минимизировать потери энергии. Для хранения данных с высокой плотностью в таких устройствах нужна технология, которая позволяет быстро изменять управлять магнитыми состояниями в наномасштабе.

Исследователи предлагают использовать для этого крошечные магнитные вихри. Они представили технологию, которая позволяет точно контролировать магнитные свойства наноразмерных точек в парамагнетике FeCoN с помощью извлечения ионов азота при приложении напряжения. В результате этого процесса формируются различные магнитные состояния, включая вихри с различными свойствами или состояния с однородной магнитной ориентацией.

Благодаря разработанным нами «вихревым полям» мы можем получить беспрецедентный контроль над магнитными свойствами, такими как намагниченность, коэрцитивная сила, остаточная намагниченность, анизотропия или критические поля, при которых образуются или уничтожаются вихревые поля.

Ирена Спасоевич, научный сотрудник кафедры физики Университета Алабамы и соавтор исследования
Работа магнитоионного вихря. Изображение: Irena Spasojevic et al., Nature Communications

Запись данных с использованием напряжения вместо электрического тока предотвращает нагрев устройств и значительно снижает потери энергии. В экспериментах физики показали, что с помощью точного управления толщиной магнитного слоя, создаваемого напряжением, можно контролируемо и обратимо изменять магнитное состояние материала между немагнитным состоянием, состоянием с однородной магнитной ориентацией и магнитоионным вихревым состоянием.

Одно из потенциальных применений «вортионов» связано с их способностью имитировать поведение синапсов — контактов между нейронами. Подобно тому, как синапсы в мозге имеют разную интенсивность, которая динамически адаптируется в соответствии с активностью и процессом обучения, «вортионы» могут обеспечить настраиваемые нейронные синаптические веса для нейроморфных устройств.

Активность биологических нейронов и синапсов также контролируется электрическими сигналами и миграцией ионов, как и в наших магнито-ионных устройствах.

Ирена Спасоевич, научный сотрудник кафедры физики Университета Алабамы и соавтор исследования

Читать далее:

Модуль Blue Ghost показал редкие кадры восхода и заката Земли над Луной

Физики впервые наблюдали загадочный фрактальный узор в скрученном графене

Время может двигаться вперед и назад одновременно: что выяснили физики

Иллюстрация на обложке: Изображение от djvstock на Freepik, сведения о лицензии

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Темные фабрики: будущее промышленности без человека
Мнения
Астрономы открыли рекордно далекую от звезды суперземлю
Космос
Датские ученые омолодили стволовые клетки, изменив их «диету»
Наука
Биологи описали стратегии любви у мышей: защищаться или «странствовать»
Наука
Якутские инженеры создали боевого «Скорпиона» для битвы роботов
Новости
Количество DDoS-атак удвоилось в первом квартале 2025 года
Новости
Сдвиг поверхности земли при землетрясении зафиксировали из космоса
Космос
Не так уж жарко: выяснилось, какая погода была на Марсе в прошлом
Космос
Целый океан исчез на Земле: как это изменило историю нашей планеты
Наука
Минцифры запускает эксперимент с ИИ на «Госуслугах»: что он будет делать
Новости
Сжигать жир можно с помощью мыслей: как это работает
Наука
Маркетплейсы превратили шопинг в зависимость: как не потратить свои деньги
Наука
ChatGPT научили материться, как сантехника Валеру из Омска
Новости
Написать научный труд в эпоху нейросетей: как сделать ИИ помощником?
Мнения
Следы «долгожданной» черной дыры нашли в соседней галактике
Космос
В Анапе испытали устройство для сбора мазута со дна моря
Наука
Филиппинские физики создали дешевые жидкие линзы из обычной воды
Наука
Perplexity вслед за OpenAI заявила в суде о желании приобрести Chrome
Новости
В МГУ разработали математическую модель для предотвращения давки
Наука
Посмотрите на самое подробное изображение Солнца, сделанное зондом Solar Orbiter
Космос