Изследователи от CRANN (Центърът за изследване на адаптивни наноструктури и наноустройства) и Факултета по физика към Тринити Колидж в Дъблин днес обявиха, чемагнитен материалразработен в Центъра, демонстрира най-бързото магнитно превключване, регистрирано някога.
Екипът използва фемтосекундни лазерни системи в Лабораторията за изследване на фотониката в CRANN, за да превключи и след това да превключи магнитната ориентация на техния материал за трилионни от секундата, шест пъти по-бързо от предишния рекорд и сто пъти по-бързо от тактовата честота на персонален компютър.
Това откритие демонстрира потенциала на материала за ново поколение енергийно ефективни ултра-бързи компютри и системи за съхранение на данни.
Изследователите постигнаха своите безпрецедентни скорости на превключване в сплав, наречена MRG, за първи път синтезирана от групата през 2014 г. от манган, рутений и галий.В експеримента екипът удари тънки филми от MRG с изблици на червена лазерна светлина, доставяйки мегават мощност за по-малко от една милиардна от секундата.
Преносът на топлина превключва магнитната ориентация на MRG.Необходима е невъобразимо бърза десета от пикосекундата, за да се постигне тази първа промяна (1 ps = една трилионна от секундата).Но по-важното е, че екипът откри, че може да превключи ориентацията обратно 10 трилиона от секундата по-късно.Това е най-бързото повторно превключване на ориентацията на магнит, наблюдавано някога.
Техните резултати са публикувани тази седмица във водещото списание по физика, Physical Review Letters.
Откритието може да отвори нови пътища за иновативни изчислителни и информационни технологии, предвид важността намагнитен материалв тази индустрия.Скрити в много от нашите електронни устройства, както и в мащабните центрове за данни в сърцето на интернет, магнитните материали четат и съхраняват данните.Сегашната информационна експлозия генерира повече данни и консумира повече енергия от всякога.Намирането на нови енергийно ефективни начини за манипулиране на данни и подходящи материали е световна изследователска грижа.
Ключът към успеха на екипите на Trinity беше способността им да постигнат свръхбързо превключване без никакво магнитно поле.Традиционното превключване на магнит използва друг магнит, което има цена както на енергия, така и на време.С MRG превключването беше постигнато с топлинен импулс, като се използва уникалното взаимодействие на материала със светлината.
Изследователите на Тринити Жан Бесбас и Карстен Роде обсъждат един път на изследването:
“Магнитен материалте по своята същност имат памет, която може да се използва за логика.Досега превключването от едно магнитно състояние „логическа 0“ към друго „логическо 1“ беше твърде гладно за енергия и твърде бавно.Нашето изследване е насочено към скоростта, като показва, че можем да превключим MRG от едно състояние в друго за 0,1 пикосекунди и изключително важно, че второ превключване може да последва само 10 пикосекунди по-късно, съответстващо на работна честота от ~ 100 гигахерца - по-бързо от всичко, наблюдавано преди.
„Откритието подчертава специалната способност на нашия MRG ефективно да свързва светлина и въртене, така че да можем да контролираме магнетизма със светлина и светлината с магнетизъм в досега непостижими времеви мащаби.“
Коментирайки работата на екипа си, професор Майкъл Коуи, Училището по физика на Тринити и CRANN, каза: „През 2014 г., когато моят екип и аз за първи път обявихме, че сме създали напълно нова сплав от манган, рутений и галий, известна като MRG, никога не подозираше, че материалът има този забележителен магнитооптичен потенциал.
„Тази демонстрация ще доведе до нови концепции за устройства, базирани на светлина и магнетизъм, които биха могли да се възползват от значително повишена скорост и енергийна ефективност, може би в крайна сметка реализирайки едно универсално устройство с комбинирана памет и логическа функционалност.Това е огромно предизвикателство, но ние показахме материал, който може да го направи възможно.Надяваме се да осигурим финансиране и сътрудничество с индустрията, за да продължим работата си.“
Време на публикуване: 5 май 2021 г