18.02.2026
新一代磁性材料——反鐵磁體與交替磁體——未來可能取代現有的矽基技術，使資料寫入速度提高至數千倍，同時大幅降低能源消耗。這些材料具有獨特特性，即使在極小尺度的結構中仍能穩定運作，因此有望滿足現代電子元件日益微型化的需求。相關關鍵技術正於TERAFIT研究計畫中進行探索，CEITEC VUT研究團隊在Vojtěch Uhlíř帶領下，致力於開發新一代磁性材料的成像與分析方法。
2024年，捷克啟動為期四年的TERAFIT研究計畫，目標是發展下一代資訊技術。該計畫聚焦於先進磁性材料，未來有望取代現有的矽晶片架構。TERAFIT由捷克教育、青年與體育部（MŠMT）透過Jan Amos Komenský（JAK）行動計畫資助。研究由捷克科學院物理研究所（FZÚ）的Tomáš Jungwirth教授領導，並由三個研究機構組成的聯盟共同參與，同時與查理大學（UK）及CEITEC VUT研究團隊合作。
目前的資訊技術不僅耗能巨大，也逐漸接近其物理極限。隨著人工智慧與數位化應用持續發展，對計算能力與效率的需求仍將快速增加。Vojtěch Uhlíř表示：「我們的目標是提出新的計算系統概念，使技術更快速、更節能，也更容易擴展，以適應人工智慧時代的需求。」
未來材料：反鐵磁體與交替磁體
目前的資訊技術主要依賴鐵磁性材料。這類材料在外加磁場作用下會被強烈磁化，即使磁場移除後仍能保持磁性。在材料內部，原子如同微小磁鐵，多數朝同一方向排列，因此整體呈現強磁性。
然而，當元件尺寸不斷縮小並且資料寫入速度提高時，這些材料的性能會逐漸下降，形成技術瓶頸。
相比之下，反鐵磁體與近年新發現的交替磁體提供了新的可能性。FZÚ研究團隊在將交替磁體引入全球研究領域方面扮演了重要角色。這些材料具有特殊磁性結構，即使在極小尺度的元件中仍能穩定運作。
在反鐵磁體中，原子內部的微小磁矩呈交替排列，一個原子朝一個方向，鄰近原子則朝相反方向。由於磁效應互相抵消，材料在宏觀上幾乎沒有磁性。此外，這種排列幾乎不受外部磁場干擾，使反鐵磁體成為未來小型高速電子元件的理想材料。
交替磁體則更具特色。它結合了鐵磁體與反鐵磁體的部分特性：整體磁性並不強，但仍能以有利於電子運動的方式影響材料內部電子結構。這種獨特性質有望促成新型記憶體與晶片的誕生，使其運作速度更快、能耗更低，也更適合未來人工智慧等高效運算應用。
CEITEC VUT的尖端研究基礎設施
CEITEC VUT研究團隊正開發先進的成像與分析技術，使科學家能在原子尺度上研究磁性材料。該計畫的核心設備是近期完成重大升級的TITAN穿透式電子顯微鏡。
透過新的透鏡校正系統與次世代光譜儀，研究人員能以前所未有的解析度與速度觀察材料結構。這套新光譜儀由TERAFIT計畫資助，使科學家能為研究樣品建立詳細的化學組成地圖。Uhlíř解釋：「透過這些技術，我們可以比較同一材料中不同元素的磁性行為。」
TITAN顯微鏡屬於CEITEC Nano研究基礎設施的一部分，同時也納入更大型的CzechNanoLab國家研究基礎設施，由CEITEC VUT的Michal Urbánek負責協調。Urbánek表示：「納入CzechNanoLab後，這台先進顯微鏡不僅服務CEITEC的研究人員，也向捷克及國際研究機構的科學家開放。」
