固體中的磁性

疇壁

/ doh-MAYN wawl /

在磁體內部,相鄰的、叫做磁疇的區域指向不同方向。它們不能在一道生硬、突兀的懸崖處相接——那會耗費太多能量。取而代之的是,磁矩逐漸地轉過來,穿過一層薄薄的過渡層,從一個磁疇的方向扭到下一個磁疇的方向。這層溫和扭轉的層,就是疇壁。

為什麼是漸轉而非驟轉?交換相互作用極不願意讓相鄰磁矩指向相差太遠,所以一次陡然的翻轉會貴得嚇人。疇壁折中了:它把轉向分攤到許多原子上,每個只比前一個多轉一點點,於是任何兩個鄰居之間的分歧都不大。疇壁通常有幾十到幾百個原子那麼厚——是晶體內部一個真實、可定位、可移動的物體,而不只是圖上的一條線。

疇壁之所以重要,是因為移動它們、而非把原子一個一個翻過來,才是磁體真正磁化與退磁的方式。它們可被外加磁場或電流輕推,而「賽道儲存器」的夢想,正是把位元存為一列被沿奈米線推動的疇壁。微妙的難處:疇壁會被缺陷和雜質釘住,於是它們是猛地一跳、而非平滑地滑——這些跳躍就是巴克豪森效應那可聽見的咔噠聲,也是磁體頑固性的一大來源。

在設想中的「賽道儲存器」裡,資料以一排疇壁的形式串在一根磁性奈米線上。一道電流脈衝把整列疇壁推過一個固定的讀取頭,像珠子沿線滑動,一個接一個地讀出儲存的位元。

賽道儲存器把位元存為疇壁,並用電流脈衝讓它們沿奈米線滑動。

磁疇是一塊區域;疇壁是兩塊區域之間的邊界。疇壁有真實的厚度和結構,它有多寬,取決於交換相互作用(想讓它寬)與磁各向異性(想讓它薄)之間的一場拉鋸。

又稱
Bloch wall畴壁