基於絕緣反鐵磁體的未來計算機技術正在進步，電絕緣反鐵磁體如氧化鐵和氧化鎳由取向相反的微觀磁體組成。研究人員認為它們是很有前途的材料，可以取代計算機中現有的矽元件。Johannes Gutenberg University Mainz(JGU)的物理學家與日本仙台東北大學、柏林Helmholtz-Zentrum(HZB)同步輻射源BESSY-II以及英國的國家同步加速器鑽石光源(Diamond Light Source)合作，演示了如何在絕緣反鐵磁性材料中以電學方式寫入和讀取資訊。

通過將同步加速器成像觀察到的磁結構變化與在JGU執行的電測量相關聯，有可能識別寫入機制。這一發現為從超快邏輯到信用卡的應用開闢了道路，這些應用不能被外部磁場擦除，這要歸功於反鐵磁體比鐵磁體優越的特性，這項研究已經發表在《物理評論快報》期刊上。反鐵磁材料潛在地能讓儲存元件比現有的常規電子產品更快，並且具有更高的儲存容量。然而，這些材料很難控制和檢測，這使得裝置中的寫入和讀取操作具有挑戰性。

在1970年的諾貝爾獎演講中，路易斯·內爾(Louis Néel)將反鐵磁性材料描述為有趣但無用的材料。人們認為，只有通過非常強的磁場才能操縱這些材料，而這種磁場不容易產生，並且需要，例如，使用超導磁體。

在過去的幾年中，情況發生了巨大的變化，有報告顯示，通過電流可以有效地控制反鐵磁性材料，甚至包括絕緣體。美因茨大學Marie SkłOdowska-Curie研究員、論文第一作者Lorenzo Baldrati博士說：由於不斷的技術進步，很快就會達到基於矽的傳統電子產品極限。

這是推動自旋電子學研究的主要原因，自旋電子學不僅旨在利用電子的電荷，還旨在利用自旋自由度，使攜帶和計算的資訊量加倍，研究表明，反鐵磁性絕緣體材料可以有效地寫入和讀取，這是考慮到應用的關鍵步驟。JGU小組的Olena Gomonay教授開發了這一理論，Golomay說：我喜歡美因茨大學實驗同事們的聯合工作，看到理論和實驗如何相互幫助發現新的物理機制和現象是令人興奮的，雖然研究工作只集中在一個特定的系統上，但它可以被認為是反鐵磁絕緣體家族的理論證明。

研究人員希望，在這個專案中對反鐵磁動力學的深入理解，將推動反鐵磁自旋電子學令人興奮的領域，並將成為研究小組新的聯合專案的一個起點。通過電自旋霍爾磁電阻測量和直接成像來探測絕緣反鐵磁，即重金屬系統的電流誘導磁切換，確定疇壁(DW)運動發生的反轉。通過施加電流脈衝，觀察到超過三分之一的反鐵磁疇的轉換。研究資料揭示了導致有效開關的兩種不同磁切換機制，即自旋電流引起的有效磁各向異性變化和自旋力矩對DWS的作用。

DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.177201