来源：马吕斯•霍夫曼 (Marius Hoffmann)，马克斯•普朗克科学促进协会(Max Planck Society)，丽莎•洛克 (Lisa Lock )编辑，罗伯特•伊根 (Robert Egan )审校；太赫兹研发网 余郑璟博士 编译

    铁磁体和铁电体等铁类材料是现代数据存储的基础材料，却也面临许多局限：它们转换缓慢，加上各自去极化场，往往导致不稳定极化。一种新型材料，铁轴材料，它具备顺时针或逆时针纹理偶极子涡旋，可以避免这些局限，但也因此难以控制。

    目前，马克斯•普朗克物质结构与动力学研究所（MPSD）和牛津大学的研究人员表示，通过偏振太赫兹光波单次闪光，可以实现双稳定铁轴态切换，并且能够做到速度快、光控性和稳定性，为下一代非挥发性数据存储提供了平台。这项工作发表在《科学》(Science)杂志上。

    现代社会依赖于数字技术，所有信息基本上都是以0和1的二进制系统进行编码。因此，原则上，任何能够在两个稳定状态之间可靠切换的物理系统都可以成为数字数据存储的介质。

    铁类材料是可以在两种稳定状态之间进行切换的固体。最常见的例子是铁磁体，它可以沿相反方向磁化，另外还有铁电体，它可以保持相反的电极化。由于这些状态很容易通过磁场或电场进行切换，因此这些铁磁性材料在当今的数据存储和电子技术中得到了广泛的应用。

    然而，这些系统也有缺点：它们容易受到外部影响——例如硬盘驱动器附近的强磁场——并且往往会随着时间的推移而性能退化。这使得寻找替代数据存储技术极具吸引力。

    铁轴材料是铁磁性家族的最新成员。这些固体不是磁性或电性状态，而是电偶极子的涡流，电偶极子可以按两个相反方向取向，因此不会产生净磁化或极化。电偶极子非常稳定，也不会受外部磁场的影响，但也就是因为同样的原因，它们很难控制，所以至今对它们的探索也受到局限。

    由安德烈•卡瓦莱里（Andrea Cavalleri）领导的研究小组使用圆偏振太赫兹光脉冲在一种名为二钼酸铁铷（RbFe（MoO₄)₂)的材料中实现了顺时针与逆时针铁轴材料领域的切换。

    “我们充分利用了太赫兹脉冲驱动晶格中离子绕圈时所产生的合成有效场，”这项研究的首席作者曾志扬（Zhiyang Zeng音译）说道，“这种有效场能够与铁轴态耦合，就像磁场会切换铁磁体或电场会反转铁电态一样，”他补充道。

    “通过调整圆偏振光脉冲的螺旋度或扭曲度，我们可以选择性地稳定电偶极子的顺时针或逆时针旋转排列，”论文合作者迈克尔•福斯特（Michael Först）表示。“通过这种方式，可以在两种铁磁状态下存储信息。由于铁磁轴不受去极化电场或杂散磁场的影响，因此它们是稳定、非挥发性数据存储前景光明的候选者。

    安德烈•卡瓦勒（Andrea Cavalleri）表示：“这是一个令人兴奋的发现，为开发强大超快信息存储平台开辟了新的可能。它还展示了我们团队在2017年首次实现的圆形声子场，它正在成为控制奇特材料相的新资源。”

    更多信息请参见论文：Zeng等人，“光诱导非挥发性可重写铁轴向开关，《科学》（2025）。DOI:10.1126/science.adz5230