
【计】 field propagation of bubble
磁泡磁场传输(Magnetic Bubble Domain Transport)是固体物理学与计算机存储技术交叉领域的重要概念,指利用磁性材料中形成的圆柱形磁畴(即“磁泡”)在外部磁场调控下进行定向移动,从而实现信息存储与传输的技术。该技术基于磁泡在外加梯度磁场中的位移特性,通过改变局部磁场强度或方向,控制磁泡在薄膜晶体材料中的位置变化,完成数据的写入、擦除和读取操作。
从物理机制分析,磁泡本质是磁性薄膜中自发形成的磁化方向与周围区域相反的区域。美国贝尔实验室1967年的研究报告指出,钇铁石榴石(YIG)等铁氧体材料在外加垂直磁场作用下,可形成直径1-100微米的可控磁泡结构。这些磁泡的移动速度与材料矫顽力、磁场梯度呈正相关,典型传输速率可达10 cm/s量级。
工程应用层面,日本电气公司(NEC)在1970年代开发的磁泡存储器(Magnetic Bubble Memory)实现了非易失性数据存储,其存储密度达到10 bit/cm²。该技术通过设计蛇形坡莫合金传输通道,配合旋转磁场实现磁泡的精确位移控制,相关原理被收录于《IEEE磁学汇刊》技术标准。
当前该技术虽已被Flash存储器取代,但其物理原理仍在自旋电子学领域延续发展。剑桥大学卡文迪许实验室2021年研究发现,纳米级磁泡(Skyrmions)在磁性薄膜中的传输机制可应用于低功耗存储器件设计,相关成果发表于《自然·材料》期刊。
“磁泡磁场传输”这一概念涉及磁学与信息传输技术的结合,以下是分步解释:
磁场基础
磁场是传递磁力作用的特殊场,由磁体、电流或运动电荷产生。它具有能量和方向性,虽然不可见,但能通过磁针偏转等现象被观测。
磁泡的定义
磁泡(Magnetic Bubble)指在特定磁性材料(如钆镓石榴石薄膜)中形成的微小圆柱形磁畴。其磁化方向与周围区域相反,在外部垂直磁场作用下呈现“气泡”状结构,直径通常为微米级。
磁场传输机制
通过外部控制磁场的变化(如梯度磁场或脉冲磁场),驱动磁泡在材料中有规律移动。磁泡的存在(“1”)与消失(“0”)可表示二进制数据,其位置移动实现信息传输。
技术应用场景
主要用于20世纪70-80年代的磁泡存储器:
磁泡磁场传输是一种利用可控磁场操纵磁性材料内部磁畴(磁泡)进行数据存储与传输的技术,曾应用于早期高可靠性存储设备,后逐渐被半导体存储器取代。
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