计算机即时启动或许成为可能
当今的计算机存储技术均使用电流对数据进行编码，它是计算机可靠性和收缩性的主要限制因素，也是计算机功耗的主要来源。如果使用其它方法取代电流进行数据编码的话，比如对绝缘体周围施加电场，那么数据编码所消耗的能量就会很低，这样以来，能即时启动的低功耗计算机触手可及。 来自康乃尔大学的由博士后助理John Heron联合材料科学与工程系工业化学教授Darrell Schlom和艺术科学学院物理学教授Dan Ralph带领的团队突破了室温电磁场存储设备的技术。与一个计算机位齐名，它是下一代非易失性存储的“圣杯”：只需电场，两步就可实现可逆磁变换。他们的成果于12月17日发表在网络版《自然》杂志上，文章属于“新闻和评论”模块。 “其所具有的优势就是低功耗，”Heron博士说。“它只需要比较低的电压，不需要电流就可以进行磁场转换。使用电流的存储装置显然耗费较多的能量，而且能量大多数是以热的形式耗散掉。这就会使计算机升温，使计算机电池消耗殆尽。” 研究人员们使用一种叫做铁酸铋的化合物制造他们的装置，这是一种非常罕见的特种材料，材料专家都比较喜欢它，它同时具有两种属性：一是磁性，类似于冰箱磁体，它自身具有永久的局部磁场；二是铁电体性质，也就是它通常是电极化的，而且可以通过施加电场改变这种电极化性质。像这种所谓的铁性材料通常是“说一不二”，很少会同时具有这两种属性，因为形成这两种现象的机理通常互相矛盾。 这种组合促使它成为 “多铁性”材料，过去十年人们连睡觉都想着怎么能获得这种材料。同为论文的作者，Herson博士的导师Ramamoorthy Ramesh于2003年首先提出可以铁酸铋制成非常薄的膜，与体积相当的对应部分相比，其属性会增强，这就点燃了下一代电子器件的希望。 因为其具有“多铁”属性，铁酸铋可以被用来制作结构相对简单的非易失性存储装置。它具有的最好的优点就是能在室温下工作。其他科学家，包括Schlom教授带领的团队也在与铁酸铋相竞争的材料上得出了相似的结论，但是他们的材料的工作温度低得难以想象，比如4K（-452华氏度），这并不适用于工业生产。“物理学家们对此非常激动，但是其不具有实用性，”Schlom教授说。 目前，团队在铁酸铋装置的转换运动学上获得的关键突破是理论性的，是实验上可行的。他们发现转换出现在两个不同的步骤之中。其中有一步转换不起作用，因此，理论学家们曾认为他们所获得的成果是不可行的，Schlom说。但正是因为转换出现在两个步骤之中，铁酸铋才具有了重大的技术意义。 与主要的竞争对手相比，这种“多铁性”装置似乎拥有数量级更低的耗电量。这是因为一种被叫做自旋转移力矩在起作用，Ralph曾研究过，这利用了不同的物理机理进行磁场转换。自旋转移力矩已经实现商业应用，但是应用有限。 他们仍有一些工作要做，原因之一就是他们目前仅仅制作了一个单一的装置，而计算机存储需要将这种装置阵列成数十亿个。他们还需要提升装置的耐久性。至于目前，证明概念的可行性是在正确的方向上的重大进步。 “自 ‘多铁性’材料在2000年成为现实以来，实现室温条件下对磁的电控制就成为了大家的奋斗目标，”Schlom教授说。
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