레이저, 일상 금속 속 숨겨진 자성을 밝혀내다

기술의 세계는 급속히 발전하고 있으며, 연구자들은 매일 새로운 발견을 하고 있습니다. 지난주에 과학자들은 그들의 연구를 발표했습니다. 오래된 물리학 미스터리를 해결했습니다.

펜실베이니아 주립 대학 및 맨체스터 대학과 협력하여 히브리 대학의 연구자들이 수행한 이 연구는 일반적으로 자성이 없는 금속에서 미묘한 자기 신호를 감지했습니다. 빛과 변형된 레이저 방식.

비자성 물질에서 나타나는 이러한 미약한 자기 효과는 "속삭임"에 더 가깝습니다. 이전에는 명백한 이유로 감지할 수 없었습니다. 바로 크기가 너무 작았기 때문입니다. 하지만 이제 상황이 달라졌습니다. 이러한 효과는 측정 가능합니다. 공개 새로운 전자 행동 패턴 했다 숨겨진 이 연구까지.

이 발견으로 과학자들은 완전히 변화했습니다. 방법 우리는 일상 재료의 자성을 조사합니다. 없이 전선이나 부피가 큰 기구. 이 수 조차 메모리 저장 장치, 양자 컴퓨팅, 그리고 더 작고 빠르며 진보된 전자 장치로의 길을 열어줍니다.

'조용한' 금속의 미묘한 자기 반응 풀기

에 게시 저널 네이처 커뮤니케이션¹, 연구 세부사항 논의 a 작은 것을 식별하는 새로운 방법 금속의 자기 신호 처럼 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 백금(Pt)입니다.

The 맡은 일 전류가 자기장에서 휘어진다는 것은 우리가 오랫동안 알고 있었던 사실입니다. 하는 것입니다 홀 효과. 이 효과는 특히 자성 재료에서 강하고 잘 알려져 있습니다. 처럼 철의 경우에는 효과가 있지만, 금과 같은 일반적이고 비자성인 금속의 경우에는 효과가 다소 약합니다.

관련 현상인 광학 홀 효과(OHE)는 전자의 동작을 시각화하는 데 도움이 됩니다. 빛과 자기장이 상호 작용할 때. 

하지만 이는 이론일 뿐입니다. 가시광선 파장에서는 OHE 효과가 너무 미묘해서 과학자들이 감지할 수 없습니다. So, 동안 we 알고 그 효과 거기에있다., 우리에게는 도구가 부족해요 실제로 측정하다.

"수십 년 동안 시끄러운 방에서 속삭임을 들으려고 애쓰는 것과 같았습니다. 모두가 속삭임이 있다는 것을 알고 있었지만, 그 소리를 들을 만큼 민감한 마이크가 없었습니다."

– 히브리 대학교 전기공학 및 응용물리학 연구소의 Amir Capua 교수

카푸아 교수가 설명했듯이, 구리나 금과 같은 이러한 금속들은 "자기적으로 '조용한'" 것으로 여겨집니다. 예를 들어, 금과 구리와 같은 물질들은 철처럼 냉장고에 달라붙지 않습니다. "하지만 실제로 적절한 조건에서는 자기장에 반응합니다. 다만 매우 미묘한 방식으로 반응할 뿐입니다."라고 그는 덧붙였습니다. 그리고 이러한 희미한 효과를 관찰하는 것은 항상 어려운 일이었습니다.

그래서, 다른 대학들과 협력하여 연구자들은 조사를 계속했습니다. 퀴즈를 풀어보고, 이것들을 감지하는 방법 정말 자성이 없는 물질에서의 작은 자기 효과. 

이를 위해 그들은 자기광학 커 효과(MOKE)라는 기술을 도입하고 이를 업그레이드했습니다. MOKE 방식에서는 레이저 사용 자기장이 빛의 방향에 어떤 영향을 미치는지 측정합니다.

이 연구는 강자성체(철, 니켈, 코발트와 같이 원자 모멘트가 장거리 평행하게 정렬되어 자발적인 순자화를 일으키는 물질)에서 관찰되는 이상 홀 효과(AHE)가 일반 홀 효과(OHE)보다 훨씬 강하기 때문에, 광학 홀 효과는 자기광학 커 효과(MOKE)보다 훨씬 약하다고 지적합니다. 이 효과는 너무 약해서 가시광선에서는 거의 감지할 수 없습니다.

따라서 MOKE 기술을 변경한 이유가 있습니다. 연구진은 MOKE 기술을 제시했습니다. 대진폭 외부에서 가해지는 자기장의 변조. 이를 위해 그들은 회전 디스크에 놓인 영구 자석을 사용했습니다.

연구원들은 이것을 440nm 블루 레이저와 결합하여 기술의 민감도를 크게 높이기 위해. 그 결과, 그들은 비자성 금속에서 자기적 "에코"를 감지할 수 있었습니다. 였다 이전에 막 달성이 불가능하다는 것을 의미합니다. 연구 결과는 다음과 같습니다.

"이 기술의 뛰어난 감도는 스핀-궤도 상호작용의 광학적 결정과 같은 새로운 현상과 응용 분야를 발견하는 길을 열어줍니다." 

광학 에코로 금속 내 숨겨진 자기 신호 밝혀내다

홀 측정은 재료 연구와 고체 물리학의 핵심 기술입니다. 홀 효과 수 우리는 원자 규모에서 재료를 연구하고 정확히 몇 명인지 알아보세요 전자 are 금속으로. 이는 기초 연구와 실제 응용 프로그램 간의 격차를 메우는 데 중요합니다.

그러나 효과를 측정하는 것은 전통적으로 까다롭고 시간이 많이 소요되는 과정입니다. 특히 나노미터 규모에서 정말 작은 구성 요소를 사용할 때 더욱 그렇습니다.. 이를 위해 과학자들은 먼저 장치에 전선을 연결합니다하지만, 더 이상.

새로운 접근 방식은 매우 간단합니다. 레이저만 있으면 됩니다. 빛나다 전기 장치에 대해서.

카푸아 교수가 지적했듯이, 홀 효과를 발견한 에드윈 홀조차도 광선을 이용하여 그 효과를 측정하려 했지만 실패했습니다. 홀은 1881년 논문의 마지막 문장에서 다음과 같이 요약했습니다.

“나는 은의 작용이 철의 작용의 1/10만큼만 강했다면, 그 효과는 감지되었을 것이다. 그런 효과는 없습니다 관찰되었다. " 

하지만 최근 연구에서 과학자들은 실제로 "적절한 주파수에 맞춰 어디를 봐야 할지 아는 것"을 통해 효과를 관찰했다고 카푸아 교수는 말했습니다. 

이를 통해 연구팀은 "한때 보이지 않는다고 생각했던 것을 측정하는 방법을 찾았다"고 카푸아 교수는 덧붙였다. "이 연구는 거의 150년 된 과학적 문제를 새로운 기회로 바꿔놓았다."

연구팀은 좀 더 깊이 있게 살펴보았고, 신호 속에 무작위적인 '잡음'처럼 보이는 것이 사실은 무작위적인 것이 아니라 명확한 의미와 패턴을 가지고 있다는 것을 알아냈습니다. 

이 패턴은 스핀-궤도 결합(SOC)과 관련이 있습니다. 이 양자 속성은 전자가 어떻게 움직이는지 스핀은 물질 내에서 자기 에너지가 소산되는 방식에 영향을 미칩니다. 

새롭게 얻은 통찰력은 스핀트로닉스 장치, 자기 메모리, 양자 시스템을 설계하는 데 직접적이고 중요한 영향을 미칩니다.

라디오에서 잡음이 단순한 간섭이 아니라 누군가 귀중한 정보를 속삭이는 것임을 발견하는 것과 같습니다. 이제 우리는 빛을 이용하여 전자가 보내는 이 숨겨진 메시지를 '듣고' 있습니다.

- 히브리 대학교 박사과정생 Nadav Am Shalom

이 새로운 기술은 실제로 금속의 자기를 탐색하기 위한 비침습적이고 고감도 도구를 제공합니다. 거대한 자석이나 극저온 조건. 

이 기술의 단순성과 정밀성은 엔지니어가 더욱 에너지 효율적인 시스템, 더 빠른 프로세서, 정확도가 높은 센서를 구축하는 데 도움이 될 수 있습니다.

그러나 이쪽은 모든 단지 시작일 뿐, 과 연구 에 대해 말하다 향후 작업에서는 소재의 스펙트럼을 확대할 예정입니다. 이 추가 금속, 다층 필름, 반도체, 위상 및 2D 재료가 포함됩니다. 

또한, "온도에 따른 측정은 소음 메커니즘에 대한 중요한 통찰력을 제공하고 그 기원에 대한 더 깊은 이해를 뒷받침할 수 있으므로 특히 흥미롭다"고 연구에서 밝혔다.

여기를 클릭하여 레이저가 비자성 물질을 자성 물질로 바꾸는 방법을 알아보세요.

새로운 가능성을 통한 홀 효과 확장

지난 한 해 동안 연구자들은 홀 효과 기술을 지속적으로 연구하며 가능성의 경계를 넓혀 왔습니다. 과학자들은 고전적인 전기 홀 측정법을 기반으로 새로운 영역을 발견하며 획기적인 변화를 예고하고 있습니다. 

이 포함 발견² 텔루륨(Te)에서 실온에서 유의미한 비선형 홀 효과(NLHE)가 발생합니다. 이 효과는 인가된 교류(AC)에 대한 2차 응답으로, 2차 고조파 신호를 생성합니다. 외부 자기장. 

홀 효과 계열의 새로운 멤버인 NLHE가 많은 것을 얻는다 주의 때문에 그것의 가능한 사용법 주파수 배가 및 정류 장치에 사용됩니다. 그러나 낮은 작동 온도와 낮은 홀 전압 출력과 같은 과제로 인해 실제 적용이 제한되었습니다. 

그래서, 중국과학원(CAS) 산하 중국과학기술대학(USTC) 연구팀은 표시 반도체 소재에서의 주목할 만한 NLHE. 그런 다음 들여다보다 부서지기 쉽고 희귀한 원소인 텔루륨의 비선형 응답 이 1차원 나선형 사슬. 그 구조는 본질적으로 반전 대칭성이 부족하기 때문에 Te가 완벽한 후보가 됩니다.

연구진은 텔루륨(Te)의 얇은 조각을 테스트한 결과, 실온에서 상당한 비선형 홀 효과가 나타난다는 사실을 발견했습니다. 300K의 온도에서 최대 XNUMX차 고조파 출력은 갈 수있다 엄청나게 큰 이전 기록보다 높음최대 2.8 mV.

더 깊이 잠수하면 텔루륨의 얇은 조각에서 NLHE가 관찰됩니다. 발견 주로 외부 산란의 결과입니다. 여기서 구조 표면 대칭성의 붕괴가 결정적인 역할을 했습니다.

바탕으로 그 밸리 AC 전류 대체되었다 무선 주파수(RF) 신호로 깨달았다 Te 박막에서 무선 RF 정류 및 안정적인 정류 달성 전압 0.3~4.5GHz 범위에 대한 출력. 이러한 방식으로 이 연구는 첨단 전자 장치 개발을 위한 새로운 가능성을 열어줍니다.

최근 뉴 사우스 웨일즈 대학의 연구원들은 위상 절연체인 Bi2Se3 및 Sb2Te3의 벌크 상태에 초점을 맞추었습니다. 발견³ 궤도 홀 토크가 스핀 홀 토크보다 우세하여 전하 전류를 스핀 전류로 효율적으로 변환합니다.

벌크 상태는 위상 절연체에서 SHE보다 최대 3개 정도 더 큰 상당한 OHE를 발생시킵니다. 이는 각 전도 전자의 궤도 각운동량이 스핀보다 크기 때문입니다. 

또한 최적화하는 것도 언급했습니다. 궤도에서 회전으로 TI(위상 절연체) 스핀 토크 소자의 변환은 핵심입니다. 데 자화에 대한 보다 효율적인 제어가 가능하지만 그 고급 기술과 특정 강자성체가 필요합니다. 

한편, 요하네스 구텐베르크 대학교의 연구원들은 보여⁴ an Cr, Nb 및 Ru 층의 향상된 오비탈 홀 전도도의 효율적인 활용 따라 스핀-궤도 토크(SOT) 자기 랜덤 액세스 메모리(MRAM) 장치를 위한 수직 자화 강자성 층이 있습니다. 

SOT-MRAM 장치는 정적 RAM에 비해 더 나은 성능, 비휘발성, 전력 효율성을 약속합니다. 이러한 장치에서 장기간 데이터 보존과 효율적인 자화 전환을 달성하기 위해 필요한 것 큰 토크와 결합된 수직 자기 이방성(PMA)을 갖는 강자성체 증가 궤도 홀 효과(OHE)에 의해. 

따라서 연구팀은 선택된 OHE 층에 PMA (Co/Ni)3 FM을 설계하고 오비탈 홀 전도도(OHC)의 잠재력을 조사했습니다.

연구 결과에 따르면 토크 효율은 30% 향상되고 스위칭 전력은 60% 감소한 것으로 나타났으며, "향상된 오비탈 홀 효과를 활용하여 고밀도 집적 캐시 메모리 애플리케이션을 위한 차세대 SOT MRAM 소자의 성능을 향상시키는 유망한 잠재력"을 강조했습니다.

스핀트로닉스 기술에 투자

에버스핀 테크놀로지스 (MRAM ) 데이터를 저장하기 위해 전하 대신 전자 스핀을 적극적으로 사용합니다. 자성 도메인에 데이터를 저장하는 비휘발성 RAM의 일종인 자기저항 랜덤 액세스 메모리(MRAM) 솔루션의 선도적인 개발사입니다.

므람 사용 전자 스핀의 자기력 비휘발성을 제공하기 위해 및 상점 플래시의 비휘발성과 SRAM의 속도를 제공하기 위해 실리콘 회로와 통합된 자기 소재의 정보 한 장치. 

MRAM 기술 제품에는 간단하고 고밀도 메모리를 제공하는 Toggle MRAM이 포함됩니다. 과 에버스핀 사용 특허받은 토글 셀 디자인으로 높은 신뢰성을 제공합니다. 또 다른 제품으로는 스핀 전달 토크 MRAM(STT-MRAM)이 있는데, 이는 편극 전류로 전자 스핀을 조작하여 MTJ의 원하는 자기 상태를 확립합니다.

에버스핀 테크놀로지스 (MRAM )

시가총액 150억 6.68천만 달러인 MRAM 주가는 현재 4.54달러에 거래되고 있으며, 연초 대비 0.01% 상승했습니다. 주당순이익(EPS)(TTM)은 -451.35, 주가수익비율(P/E)(TTM)은 -XNUMX입니다.

31년 2025월 13.1일 마감된 11분기에 회사는 총 2.1만 달러의 매출을 기록했습니다. 한편, 토글(Toggle)과 STT-MRAM 매출을 포함한 MRAM 제품 매출은 XNUMX만 달러였습니다. 라이선스, 로열티, 특허 및 기타 매출은 XNUMX만 달러였습니다.

이 기간 동안 매출 총이익률은 51.4%, GAAP 영업 비용은 8.7만 달러, GAAP 순손실은 1.2만 달러 또는 희석 주당 $(0.05)였으며, 비GAAP 순이익은 0.4만 달러 또는 희석 주당 $0.02였습니다.

분기말 현금 및 현금성자산은 42.2만 달러로 증가했습니다.

올해 Everspin은 Purdue University와 MRAM을 활용하기 위한 계약도 체결했습니다. 뒷받침하다 CHEETA(CMOS+MRAM 하드웨어용)라는 프로그램 효율적인 에너지 일체 포함). 한편, PERSYST MRAM은 모든 Lattice Semiconductor FPGA에 대한 구성에 대해 검증을 받았습니다.

올해 초, 이 회사는 Orion xSPI 제품군의 두 가지 신제품을 발표했습니다. 이 제품은 극한 환경에서 지속적이고 고속 메모리 요구 사항을 충족하는 자동차 온도 범위를 특징으로 합니다. 

"기존 고객과 신규 고객이 메모리 및 FPGA 애플리케이션을 위한 설계 성공 및 전략적 방사선 보호 프로그램을 통해 이러한 임무 수행에 중요한 애플리케이션에 Everspin의 강력한 MRAM 제품과 기술을 구축할 것으로 기대합니다." 

– 아가르왈

Everspin Technologies(MRAM)의 최신 주식 뉴스 및 개발 현황

맺음말

새로운 연구가 있을 때마다 연구자들은 과학자들이 무엇을 발견하는지 알아냅니다. 못했습니다 수년간. 최신 것 정확히 그렇게 해요 by 돌리는 희미한 광학 신호를 명확한 자기적 존재로 변환하여 새로운 것을 생성합니다. 방법 을 통한 비침습적 전자 스핀 탐사. 게다가 그들은 한때 소음으로 보였던 것이 실제로는 풍부한 정보를 인코딩한다는 사실을 밝혔습니다. 스핀-궤도 정보 그 스핀트로닉스 설계, 자기 메모리, 양자 기술을 잠재적으로 혁신하여 에너지 효율이 더 높은 장치와 향상된 데이터 저장 용량을 만들어낼 수 있습니다.

여기를 클릭하면 Ni₄W 메모리 혁신으로 자석 없는 스위칭이 어떻게 가능한지 알아볼 수 있습니다.

참조 :

1. 암-샬롬, N.; 로스차일드, A.; 번스타인, N.; 긴즈버그, N.; 비니콤, H.; 일그, C.; 폴데스, D.; 콜렐-비틸, M.; 알프리, A.; 브롬리, 세인트; 바르비엘리니, B.; Everschor-Sitte, K.; 미쉬라, S.; 하임, M.; 리프시츠, E.; 하만 박사; 스타일스, 메릴랜드; 쉑터, M.; 스텐키엘, D.; 카피툴닉, A. 가시광선 파장에서의 민감한 MOKE 및 광학 홀 효과 기술: 길버트 감쇠에 대한 통찰력. 자연 통신, 16, 6423 (2025). 17년 2025월 XNUMX일 온라인 출판. https://doi.org/10.1038/s41467-025-61249-4
2. 쳉, B.; 가오, Y.; 정, Z.; 왕, K.; 리우, X.; 리, Z.; 왕, G.; 리우, Y.; 황, J.; 라이, J.; 쉬, C.; 장 Y.; 자오, Y.; 왕, J.; 린, X.; 쉬, X.; 루, H.; Xu, Y. 원소 반도체 텔루르의 실온에서 거대 비선형 홀 및 무선 정류 효과. 자연 통신, 15, 5513 (2024). 29년 2024월 XNUMX일 온라인 출판. https://doi.org/10.1038/s41467-024-49706-y
3. Cullen, JH; Liu, H.; Culcer, D. 3차원 위상 절연체의 벌크 상태로 인한 거대 궤도 홀 효과. npj 스핀트로닉스, 3, 22 (2025). 3년 2025월 XNUMX일 온라인 출판. https://doi.org/10.1038/s44306-025-00087-y
4. 굽타, R.; 보드, C.; 캄머바우어, F.; 신현호; 탕, 피.; 슈클라, N.; 쿤두, A.; 신, S.; 피니지오, S.; 하이들러, J.; 로페즈-디아즈, L.; 클라우이, M.; 야콥, G.; 크로나스트, F.; 융플레이쉬, MB; 빈스, M.; 가르그, C.; Parkin, 스핀 궤도 토크 MRAM에서 궤도 홀 효과를 활용하는 SSP. 자연 통신, 16, 130 (2025). 2년 2025월 XNUMX일 온라인 출판. https://doi.org/10.1038/s41467-024-55437-x