摘要：我们正以前所未有的速度创造和消耗数据。人工智能、自动驾驶、高清视频……这一切的背后，是一个正在悄悄变身的“电老虎”。有预测称，在未来几十年内，全球近30%的电力将被用于数据处理和存储。

你是否想过，我们每一次点赞、每一次刷屏，甚至每一次简单的搜索，背后都是数据中心里无数服务器在轰鸣运转？

我们正以前所未有的速度创造和消耗数据。人工智能、自动驾驶、高清视频……这一切的背后，是一个正在悄悄变身的“电老虎”。有预测称，在未来几十年内，全球近30%的电力将被用于数据处理和存储。

而瑞典科学家最近刚刚找到了一种“矛盾”材料，可以让两种相反的磁力在原子尺度上“握手言和”，为信息时代的能耗危机踩下了一脚急刹车！这项研究发表在9月18日《先进材料》杂志上。

一、存储芯片里，那个“又懒又馋”的家伙

为了让你好理解，我们可以把数据存储想象成一个布满了无数微型“开关”的房间。数据“0”和“1”，就对应着开关的“开”和“关”。在磁性存储器中，这个开关就是电子的磁化方向（你可以粗暴理解成微型磁铁的南北极朝向）。

要写入数据，就必须“啪”地一下，把南北极翻转过来。

问题来了，怎么翻？传统技术（比如自旋轨道矩SOT）虽然高效，但有个坏毛病：它需要一个帮手——外部磁场。就像你需要用一个巨大的起重机（外部磁场），才能扳动一个微小的开关（电子磁化方向）。这个“起重机”本身，就是个耗电大户。

说白了，我们很大一部分电量，都浪费在了请这个“又懒又馋”的大家伙来帮忙上。

二、矛盾的神奇材料：当相爱与相杀共存一体

全世界的科学家都在想：能不能把这个“起重机”给辞了？

现在，瑞典查尔姆斯理工大学的团队给出了一个惊人的答案：能！

他们发现了一种全新的二维范德华材料CFGT。这种材料薄到只有原子级别，就像一张“原子纸”。而它的神奇之处，在于它内部同时存在两种“性格”截然相反的磁力：

铁磁性 (Ferromagnetism)：像一支纪律严明的军队，所有电子“士兵”都朝同一个方向看，对外显示出强大的磁性。我们平时玩的磁铁就是这个原理。

反铁磁性 (Antiferromagnetism)：像两队正在对峙的士兵，一排朝东，一排朝西，力量相互抵消，对外不显磁性。

在物理学上，这俩简直是“水火不容”。以前要想利用它们，只能把两种材料像做三明治一样叠在一起，不仅工艺复杂，而且“夹心”处的界面还老出问题。

而这次的突破，堪称神来之笔：

传统方法是把这两队士兵硬凑在两个营地里，中间难免有摩擦。而这项研究，是直接在同一个军营里，创造出了一支“雌雄同体”的神奇部队！

三、自带“指挥官”，跟耗能的外部磁场说拜拜！

当这两种“矛盾”的力量被锁在同一个原子结构里时，奇妙的化学反应发生了。它们相互作用，形成了一种内禀的交换偏置和倾斜的磁化状态 (canted magnetism）。

什么意思？

简单来说，这块材料不再需要外部那个“起重机”来指手画脚了。它内部自带了一个“指挥官”，这个“指挥官”会产生一个内部驱动力，帮助电子“开关”自己完成翻转。

结果就是，实现了“无场翻转” (Field-Free Switching)。

没有了那个耗电的外部磁场，能效能提升多少？答案是：功耗降低至原来的十分之一！

四、不止省电，更是对未来的重新想象

这项突破性研究，为我们打开了新世界的大门。

对于你我：想象一下，未来的手机、笔记本电脑，充电一次可以用10天；智能手表、耳机，续航以“月”为单位计算。电量焦虑？或许将成为历史名词。

对于科技：AI训练、超算中心的能耗将大幅下降，让人工智能以更绿色、更可持续的方式发展。同时，单一材料的方案也让芯片制造更简单、更可靠。

从一个看似微小的科学发现，到一个可能改变全球能源格局的巨大潜力，这就是基础研究的魅力。

参考文献：

[1] Bing Zhao et al, Coexisting Non‐Trivial Van der Waals Magnetic Orders Enable Field‐Free Spin‐Orbit Torque Magnetization Dynamics, Advanced Materials (2025). DOI: 10.1002/adma.202502822

[2] The GIST, "Coexisting magnetic states in 2D material promise major energy savings in memory chips," Chalmers University of Technology, edited by Sadie Harley, reviewed by Robert Egan.

来源：徐德文科学频道