利用奈米級量子感測器，一個國際研究團隊成功地探索了一種反鐵磁材料的某些之前未被繪製出來的物理特性。基於他們的研究結果，研究人員開發了一種新的儲存介質的概念，並發表在《自然物理》雜誌上。該專案由巴塞爾大學物理系和瑞士奈米科學研究所的研究人員協調。

反鐵磁鐵佔所有磁性有序材料的90%。不同於像鐵這樣的鐵磁體原子的磁矩方向是平行的，反鐵磁體的磁矩方向在相鄰的原子之間是交替的。由於交變磁矩的消除，反鐵磁材料顯得無磁性，不產生外部磁場。

反鐵磁在資料處理方面有很大的應用前景，因為與傳統儲存介質中的鐵磁相比，反鐵磁的磁矩方向不會被磁場偶然覆蓋。近年來，這種潛力催生了反鐵磁自旋電子學的新興研究領域，成為世界上眾多研究小組的研究熱點。

量子感測器提供了新的見解

在與Denys Makarov博士(德國德雷斯頓Helmholtz-Zentrum)和Denis D. Sheka教授(烏克蘭基輔塔拉斯塞夫琴科國立大學)的研究小組的合作下，巴塞爾Patrick Maletinsky教授領導的團隊檢測了鉻(III)氧化物(Cr2O3)的單晶。這種單晶幾乎是一個完美有序的系統，其中原子排列在規則的晶格中，很少有缺陷。該研究的主要作者娜塔莎·海德里希解釋說:“我們可以透過這樣的方式改變單晶，創造出兩個區域(域)，在這兩個區域中，反鐵磁順序有不同的方向。”

這兩個域被域壁隔開。迄今為止，在反鐵磁中對這類疇壁的實驗研究僅在個別情況下取得成功，而且細節有限。“由於我們的量子感測器的高靈敏度和出色的解析度，我們能夠透過實驗證明疇壁表現出類似於肥皂泡的行為，”Maletinsky解釋道。像肥皂泡一樣，疇壁是有彈性的，並且有最小化表面能的趨勢。因此，它的軌跡反映了晶體的反鐵磁性材料的特性，並且可以非常精確地預測，這一點已被德累斯頓的研究人員所進行的模擬所證實。

表面結構決定軌跡

研究人員利用這一事實來操縱疇壁的軌跡，這一過程掌握了提出的新型儲存介質的關鍵。為此，Maletinsky的團隊有選擇地在奈米尺度上構造晶體表面，留下一些凸起的小方塊。這些方塊然後以一種可控的方式改變晶體中疇壁的軌跡。

研究人員可以利用凸起方塊的方向來引導域牆到方塊的一邊或另一邊。這是新資料儲存概念背後的基本原理:如果域牆執行在凸起的正方形的“右邊”，這可以表示值1，而域牆“左邊”可以表示值0。透過鐳射區域性加熱，可以反覆改變疇壁的軌跡，使儲存介質可重複使用。

“下一步，我們計劃看看疇壁是否也能透過電場移動，”Maletinsky解釋說。“這將使反鐵磁體適合作為儲存介質，它比傳統鐵磁系統速度更快，同時消耗的能量也大大減少。”