طور باحثون من جامعة تشالمرز للتكنولوجيا في السويد مادة مغناطيسية ثنائية الأبعاد بسمك ذري، تجمع بين ترتيبين مغناطيسيين متعاكسين في وقت واحد. يُمكن لهذا الإنجاز تقليل استهلاك الطاقة في أجهزة تخزين البيانات بعشرة أضعاف، مما يوفر حلاً جديداً لتلبية الطلب المتزايد على الطاقة في التقنيات الرقمية.
نُشرت نتائج الدراسة في مجلة Advanced Materials، وقادها فريق بقيادة الأستاذ ساروج ب. داش من قسم فيزياء الأجهزة الكمومية في جامعة تشالمرز، بمشاركة الدكتور بينغ تشاو كباحث رئيسي. تتميز المادة المغناطيسية ثنائية الأبعاد الجديدة بقدرتها على احتواء ترتيب مغناطيسي حديدي ومضاد للحديد في طبقة واحدة، مما يخلق ظروفاً مثالية لتطوير تقنيات تخزين بيانات أكثر كفاءة.
مع انتشار الذكاء الاصطناعي والأجهزة المحمولة والتقنيات الرقمية المختلفة، يتزايد حجم البيانات العالمية بشكل أسي. تشير التوقعات إلى أن معالجة البيانات وتخزينها قد تستحوذ على ما يقرب من ثلث استهلاك الطاقة العالمي خلال العقود القادمة. يدفع هذا الاتجاه المجتمع العلمي إلى البحث عن طرق جديدة لتقليل استهلاك الطاقة في تخزين البيانات.
تعتمد ذاكرة التخزين المغناطيسية التقليدية على حقول مغناطيسية خارجية لتغيير اتجاه الإلكترونات، وهي عملية تستهلك طاقة كبيرة. أما المادة المغناطيسية ثنائية الأبعاد الجديدة فتتميز بترتيب مغناطيسي مائل يسمح للإلكترونات بالتبديل بسرعة دون الحاجة إلى حقول مغناطيسية خارجية. تقلل هذه الآلية الداخلية من فقدان الطاقة، مما يجعل عمليات التخزين أكثر كفاءة.
تتكون المادة من سبيكة مغناطيسية تحتوي على الكوبالت والحديد والجرمانيوم والتيلوريوم، يتم ترتيبها في أغشية بلورية ثنائية الأبعاد متراكمة عبر قوى فان دير فالس. وقال الأستاذ داش: "إن المواد ذات السلوكيات المغناطيسية المتعددة تلغي مشاكل الواجهة في التراكم متعدد الطبقات، وهي أسهل في التصنيع. سابقاً، كانت تكديس الأغشية المغناطيسية المتعددة يؤدي إلى مشاكل في الواجهات، مما يؤثر على الموثوقية ويجعل إنتاج الأجهزة أكثر تعقيداً".
أكد الباحثون أن هذه المادة المغناطيسية ثنائية الأبعاد قادرة على تقليل استهلاك الطاقة في وحدات التخزين بعشرة أضعاف. كما أن عملية تصنيعها البسيطة وموثوقيتها العالية تضع الأساس لتطبيقات واسعة النطاق في تقنيات التخزين من الجيل التالي. لا تساهم هذه الابتكارات في حل مشكلة استهلاك الطاقة في مراكز البيانات فحسب، بل ستعزز أيضاً تطوير تقنيات رقمية مستدامة.
