瑞典查尔姆斯理工大学研究人员开发出一种原子级厚度的二维磁性材料，该材料能同时结合两种相反的磁序。这一突破有望将数据存储设备的能耗降低十倍，为应对数字技术日益增长的能源需求提供新的解决方案。

这项研究成果发表于《先进材料》期刊，由查尔姆斯理工大学量子器件物理学教授Saroj P. Dash领导的研究团队完成，主要作者赵兵博士参与其中。新型二维磁性材料的独特之处在于其单层结构内同时存在铁磁和反铁磁序，这种特性为开发更高效的数据存储技术创造了条件。

随着人工智能、移动设备和各类数字技术的普及，全球数据量呈现指数级增长。研究预测，未来几十年内，数据处理和存储可能占据全球能源消耗的近三分之一。这种趋势促使科学界积极寻求降低数据存储能耗的新方法。

赵兵博士表示：“在单一薄层材料中发现这种磁序共存是一项突破。它的特性使其非常适合开发用于人工智能、移动设备、计算机和未来数据技术的超高效存储芯片。”

传统磁性存储器依赖外部磁场来改变电子方向，这个过程需要消耗大量能量。而新型二维磁性材料具有倾斜的磁排列结构，使得电子能够在不依赖外部磁场的情况下快速切换方向。这种内在机制显著降低了能量损耗，使存储操作更加高效。

该材料采用钴、铁、锗和碲等元素构成的磁性合金，通过范德华力将二维晶体薄膜层层堆叠。Dash教授指出：“具有多种磁性行为的材料消除了多层堆叠中的界面问题，并且制造起来更加容易。以前，堆叠多个磁性薄膜会在界面处引入接缝问题，从而影响可靠性并使设备生产变得复杂。”

研究人员证实，这种二维磁性材料能够将存储单元的能耗降低十倍。其简单的制造工艺和更高的可靠性，为下一代数据存储技术的大规模应用奠定了基础。这项创新不仅有助于解决数据中心的能源消耗问题，还将推动可持续数字技术的发展。

更多信息： Bing Zhao 等，共存非平凡范德华磁序实现无场自旋轨道扭矩磁化动力学， 《先进材料》(2025)。期刊信息： 先进材料