在最新的研究中，科學家們確認了鉻酸銨（RuO₂）薄膜做為一種新興的磁性材料，展現出所謂的「交替磁性」（altermagnetism），這個磁性狀態有潛力為未來的人工智慧（AI）和資料中心技術提供超快速、高密度的記憶體解決方案。這項研究由來自日本國立材料科學研究所、東京大學、京都工藝纖維大學及東北大學的研究團隊共同進行，並於今年 9 月 24 日發表於《自然通訊》期刊。
交替磁性被認為是磁性材料的第三種基本類別，結合了鐵磁性和反鐵磁性的特徵，能夠在不產生淨磁化的情況下，實現強大的自旋依賴互動，這對於自旋電子學（spintronics）至關重要。研究團隊成功製作了具有單一取向的RuO₂薄膜，並透過優化基板選擇和生長條件，澄清了晶體取向的決定機制。
這些薄膜的特性使其在記憶體技術中具有潛在的應用價值，尤其是在當前的磁阻式隨機存取記憶體（MRAM）技術中，傳統的鐵磁材料容易受到外部干擾，導致數據錯誤。相對而言，交替磁性材料對外部擾動具有更強的抵抗力，並且能夠與電讀取技術相容，這使得它們成為未來記憶體技術的理想候選者。
研究團隊利用X射線磁性線性二色性技術，確認了RuO₂薄膜中的自旋排列和磁性排序，並觀察到自旋分裂的磁阻現象，這進一步驗證了其自旋分裂的電子結構。這些結果與基於第一原理的計算結果一致，顯示出RuO₂薄膜確實展現了交替磁性。
未來，研究團隊計劃基於這些發現，開發下一代高速度、高密度的磁性記憶裝置，這些裝置預期將有助於提高資訊處理的能效，並利用交替磁性的高速度和高密度特性。這項研究不僅為RuO₂薄膜的應用開闢了新方向，也為其他交替磁性材料的探索和自旋電子裝置的發展提供新的技術基礎。
- Scientists Identify Promising New Magnetic Material for the AI Era
- Nanoscale Magnetic Mazes to Revolutionize Data Center Communications
（首圖為單相 RuO₂ 薄膜中交替磁性的概念示意圖，來源：東京大學）
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