Современные жёсткие диски содержат наномагниты с двумя полярностями, которые могут представлять два значения цифрового бита. В отличие от них, новый материал — разновидность так называемого «спинового льда» — имеет восемь возможных конфигураций, что может обеспечить значительный рост плотности записи информации или другую функциональность, недоступную для сегодняшних технологий.

До сих пор исследователям не удавалось локально или глобально контролировать магнитные заряды спинового льда. Решить эту проблему смогла команда Аргоннской Национальной Лаборатории, включающая в себя сотрудников Центра наноматериалов (Center for Nanoscale Materials, CNM), а также представителей двух университетов: Нотр-Дам (штат Индиана) и Северного Иллинойса.

В статье для журнала Science они рассказали как нарушение связи между решёточной структурой магнитных спинов и магнитными зарядами позволяет удобно и точно переводить лёд магнитных зарядов в любую из восьми конфигураций: две в базовом состоянии 1-го типа; две в возбужденном состоянии 2-го типа (двусторонняя симметрия); четыре в возбужденном состоянии 3-го типа (четырёхсторонняя симметрия).

Команда использовала электроннолучевую литографию для изготовления образцов искусственного спинового льда и магнитно-силовой микроскоп с двумерным векторным магнитом, способным точно регулировать силу и направление приложенного поля) — для демонстрации локальной многофункциональности (чтение, запись, стирание) массива ни комнатной температуре.