近期，西班牙巴塞羅那自治大學（UAB）的研究人員與加泰羅尼亞納米科學與納米技術(shù)研究所（ICN2）合作，共同開發(fā)出銅鎳合金納米海綿材料。該材料具有類似海綿的孔徑尺寸在微米量級的多孔結(jié)構(gòu)，能利用極低的能量處理和存儲信息，可用來制造能量效率更高的新型磁存儲器，應用于計算機和移動電話中。

當前電子設(shè)備中的傳統(tǒng)磁存儲器利用磁場作用下材料中微小磁疇向上或向下的指向來進行數(shù)字信息存儲。為了產(chǎn)生磁場，必須先產(chǎn)生電流，然而，電流流經(jīng)材料會產(chǎn)生大量熱量，必須消耗大量能量對材料進行冷卻。事實上，輸入到計算機（或“大數(shù)據(jù)”服務器）內(nèi)的電能約有40%會以熱量的形式散失。

2007年，曾有法國科學家發(fā)現(xiàn)，將磁性材料放入超薄層中并施加電壓，可將用于控制磁疇指向的電流和能量消耗降低4%。然而，如此微小的改善還不足以應用于實際器件中。

UAB和ICN2的研究人員找到了一種基于新型納米多孔磁性材料的解決方案。研究成果已發(fā)表在最新一期的《先進功能材料》上。新材料是一種具有納米多孔結(jié)構(gòu)的銅鎳合金薄膜，其內(nèi)部機構(gòu)如同海綿由很多的曲面和孔洞構(gòu)成，與海綿不同的是這些孔洞的間距僅有5到10納米。換句話說，孔洞間壁僅能容納幾十個原子。

研究人員指出，現(xiàn)在有很多研究人員都在利用納米多孔材料來改善器件的物理化學性質(zhì)，如新型傳感器的研發(fā)等。但是能夠通過納米多孔材料改善器件電磁特性的還尚屬首次。納米多孔材料內(nèi)部的孔洞提供了大量的表面。研究人員將如此巨大的表面集中在極小的空間內(nèi)，極大降低了磁疇定向和數(shù)據(jù)記錄所需的能量。開創(chuàng)了以極低功耗運行計算機和進行磁性數(shù)據(jù)處理的全新范式。

基于新材料，UAB的研究人員已經(jīng)開發(fā)出首個銅鎳合金納米多孔磁性存儲器原型。經(jīng)測試，該器件性能達到了令人十分滿意的結(jié)果。其磁矯頑力減小了35%，該參數(shù)與磁疇重定向和數(shù)據(jù)記錄所需的能量消耗有關(guān)。在該原型器件中，研究人員使用液態(tài)電解質(zhì)對電壓。現(xiàn)在，他們正在開發(fā)可用于市場電子器件的固態(tài)材料。在計算機和移動設(shè)備中應用該新型磁存儲器，將使設(shè)備更加節(jié)能，極大地增強了移動設(shè)備的自主性。

開發(fā)高能量效率新型納電子器件，是歐盟“地平線2020”計劃的戰(zhàn)略路線之一。據(jù)估計，如果將數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的電流控制全部換成電壓控制，則系統(tǒng)工作能耗將減小500倍。事實上，目前各大公司，如Google和Facebook等，的計算機服務器都位于水下或者北歐國家。因為這些地方的溫度非常低，有助于減少系統(tǒng)熱量及能量損耗。