磁波在反鐵磁體中是如何表現的，它們是如何傳播的？ 在這個過程中，「域壁」發揮了什麼作用？ 這對數據存儲的未來又意味著什麼？ 這些問題是康斯坦茨物理學家Davide Bossini博士領導的一個國際研究小組最近在《物理評論快報》雜誌上發表的一篇文章的重點。

該小組報告了反鐵磁體中的磁性現象，這些現象可由超快（飛秒）激光脈衝誘導，並有可能賦予這些材料以新的功能，用於節能和超快數據存儲應用。

現狀：對存儲容量的需求增長超過了現有的基礎設施

對大數據技術和基於雲的數據服務的瘋狂使用意味著全球對數據存儲的需求在不斷擴大–同時對更快的數據處理的需求也在不斷擴大。 同時，目前可用的技術將無法永遠跟上。 康斯坦茨大學的物理學家Davide Bossini博士是這項研究的主要作者，他說：”據估計，如果在此期間不能開發出新的、更有效的數據存儲和處理技術，那麼只能在大約10年的有限時期內滿足日益增長的需求。 “

更快、更有效的數據存儲

康斯坦茨大學的研究小組發現了反鐵磁體中的磁性現象，這可能為開發更快和更有效的數據存儲鋪平道路。

為了防止數據危機的發生，僅僅是不斷地建造越來越多的數據中心，以目前的技術水準運作是不夠的。 未來的技術還必須比基於磁性硬碟的傳統大規模數據存儲更快、更節能。 有一類材料，即反鐵磁體，是開發下一代資訊技術的一個有希望的候選材料。

反鐵磁體的結構

我們都熟悉由鐵或其他鐵磁性材料製成的家用磁鐵。 這些材料的原子在磁性上都是朝向同一方向的–就像指南針的小針一樣–這樣就會發生磁極化（磁化），影響到周圍的環境。 相比之下，反鐵磁體的原子具有交替的磁矩，相互抵消。 因此，反鐵磁體沒有凈磁化，因此對周圍環境沒有磁性影響。

不過，在內部，這些在自然界中大量發現的反鐵磁體被分割成許多較小的區域，稱為域，其中相反方向的磁矩在不同方向上排列。 這些域被稱為「域壁」的過渡性區域彼此分開。 “Bossini博士說：”儘管這些過渡區域在反鐵磁體中是眾所周知的，但直到現在，人們對域壁對反鐵磁體的磁特性的影響知之甚少–尤其是在極短的時間內。 “

飛秒級的磁現象

文章中，研究人員描述了當反鐵磁體（更具體地說：氧化鎳的晶體）暴露在超快（飛秒）激光脈衝下會發生什麼。 飛秒尺度是如此之短，以至於即使是光在這段時間內也只能移動非常小的距離。 在四百萬億分之一秒（飛秒）內，光只移動了0.3微米–相當於一個小型細菌的直徑。

國際研究小組表明，域壁在反鐵磁體氧化鎳的動態特性中發揮著積極作用。 實驗顯示，不同頻率的磁波可以被誘導、放大，甚至在不同的域中相互耦合–但只有在有域壁存在的情況下。 “Bossini解釋說：”我們的觀察表明，反鐵磁體中域壁的普遍存在有可能被用來賦予這些材料以超快尺度的新功能。 “

邁向更有效的數據存儲的重要步驟

耦合不同磁波穿過域壁的能力突出了主動控制磁波在時間和空間上的傳播，以及在飛秒尺度上單個磁波之間的能量轉移的潛力。 這是使用這些材料進行超高速存儲和處理數據的前提條件。

這種基於反鐵磁體的數據存儲技術將比目前的技術快幾個數量級，而且更節能。 它們也將能夠存儲和處理更大的數據量。 由於這些材料沒有凈磁化，它們也將更不容易受到故障和外部操縱的影響。 “因此，基於反鐵磁體的未來技術將滿足下一代數據存儲技術的所有要求。 它們也有可能跟上對數據存儲和處理能力日益增長的需求」。