来自亥姆霍兹德累斯顿-罗森多夫中心 (HZDR)、开姆尼茨工业大学、德累斯顿工业大学和于利希研究中心的研究人员首次证明，不仅可以将单个比特，而且可以将整个比特序列存储在圆柱形域中：微小的圆柱形区域，其尺寸仅为 100 纳米左右。

正如研究小组在《先进电子材料》杂志上报告的那样，这些发现可能为新型数据存储和传感器铺平道路，甚至包括神经网络的磁性变体。

“圆柱形畴，我们物理学家也称之为气泡畴，是薄磁层中的一个微小的圆柱形区域。它的自旋，即电子的固有角动量，在材料中产生磁矩，指向特定的方向。

“这会产生与周围环境不同的磁化。想象一下，一个圆柱形的小磁泡漂浮在相反磁化的海洋中，”HZDR 离子束物理与材料研究所的 Olav Hellwig 教授说道。他和他的团队相信，这种磁结构在自旋电子学应用方面具有巨大的潜力。

磁畴壁形成于圆柱形磁畴的边缘，磁化方向在这些边缘区域发生变化。在 Hellwig 团队试图实现的磁存储技术中，精确控制磁畴壁中的自旋结构至关重要，因为磁畴壁的顺时针或逆时针方向可直接用于编码比特。

研究人员还关注另一个方面：“我们目前的硬盘，其磁道宽度为 30 至 40 纳米，位长度为 15 至 20 纳米，在邮票大小的表面上可容纳约 1TB 的数据。我们正在努力通过将存储扩展到三维来克服这种数据密度限制，”Hellwig 解释说。

解决方案：3D超材料

磁性多层结构是控制畴壁内部自旋结构的一种有吸引力的方法，因为所涉及的磁能可以通过组合不同的材料和层厚度来调整。