Forscher von CRANN (The Centre for Research on Adaptive Nanostructures and Nanodevices) und der School of Physics am Trinity College Dublin gaben heute bekannt, dass amagnetisches MaterialDas am Zentrum entwickelte Gerät zeigt die schnellste magnetische Schaltung, die jemals aufgezeichnet wurde.
Das Team nutzte Femtosekundenlasersysteme im Photonics Research Laboratory bei CRANN, um die magnetische Ausrichtung ihres Materials in Billionstelsekunden zu wechseln und dann wieder umzuschalten, sechsmal schneller als der vorherige Rekord und hundertmal schneller als die Taktrate von ein Personalcomputer.
Diese Entdeckung zeigt das Potenzial des Materials für eine neue Generation energieeffizienter ultraschneller Computer und Datenspeichersysteme.
Ihre beispiellosen Schaltgeschwindigkeiten erreichten die Forscher in einer Legierung namens MRG, die die Gruppe erstmals 2014 aus Mangan, Ruthenium und Gallium synthetisierte.In dem Experiment traf das Team dünne MRG-Filme mit roten Laserlichtstößen und lieferte in weniger als einer Milliardstelsekunde Megawatt Leistung.
Durch die Wärmeübertragung ändert sich die magnetische Ausrichtung von MRG.Es dauert eine unvorstellbar schnelle Zehntelpikosekunde, um diese erste Änderung zu erreichen (1 ps = eine Billionstelsekunde).Aber was noch wichtiger ist: Das Team entdeckte, dass es die Ausrichtung zehn Billionstelsekunden später wieder ändern konnte.Dies ist die schnellste Änderung der Ausrichtung eines Magneten, die jemals beobachtet wurde.
Ihre Ergebnisse werden diese Woche in der führenden Fachzeitschrift für Physik, Physical Review Letters, veröffentlicht.
Angesichts der Bedeutung von könnte die Entdeckung neue Wege für innovative Computer- und Informationstechnologie eröffnenmagnetisches Materials in dieser Branche.In vielen unserer elektronischen Geräte sowie in den großen Rechenzentren im Herzen des Internets lesen und speichern magnetische Materialien die Daten.Die aktuelle Informationsexplosion generiert mehr Daten und verbraucht mehr Energie als je zuvor.Die Suche nach neuen energieeffizienten Methoden zur Manipulation von Daten und dazu passenden Materialien ist ein weltweites Forschungsthema.
Der Schlüssel zum Erfolg der Trinity-Teams war ihre Fähigkeit, das ultraschnelle Schalten ohne Magnetfeld zu erreichen.Beim herkömmlichen Schalten eines Magneten wird ein anderer Magnet verwendet, was sowohl Energie als auch Zeit kostet.Bei MRG wurde das Schalten mit einem Wärmeimpuls erreicht, wobei die einzigartige Wechselwirkung des Materials mit Licht genutzt wurde.
Die Trinity-Forscher Jean Besbas und Karsten Rode diskutieren einen Forschungsansatz:
„Magnetisches Materials verfügen von Natur aus über einen Speicher, der für die Logik verwendet werden kann.Bisher war der Wechsel von einem magnetischen Zustand „logisch 0“ zu einem anderen „logisch 1“ zu energieintensiv und zu langsam.Unsere Forschung befasst sich mit der Geschwindigkeit, indem sie zeigt, dass wir MRG in 0,1 Pikosekunden von einem Zustand in einen anderen schalten können und, was entscheidend ist, dass ein zweiter Wechsel nur 10 Pikosekunden später folgen kann, was einer Betriebsfrequenz von ~ 100 Gigahertz entspricht – schneller als alles, was zuvor beobachtet wurde.
„Die Entdeckung unterstreicht die besondere Fähigkeit unseres MRG, Licht und Spin effektiv zu koppeln, sodass wir Magnetismus mit Licht und Licht mit Magnetismus in bisher unerreichbaren Zeiträumen kontrollieren können.“
Professor Michael Coey von der Trinity School of Physics und CRANN kommentierte die Arbeit seines Teams wie folgt: „Als mein Team und ich 2014 zum ersten Mal bekannt gaben, dass wir eine völlig neue Legierung aus Mangan, Ruthenium und Gallium, bekannt als MRG, geschaffen hatten, haben wir das nie getan.“ vermutete, dass das Material über dieses bemerkenswerte magnetooptische Potenzial verfügte.
„Diese Demonstration wird zu neuen Gerätekonzepten auf der Grundlage von Licht und Magnetismus führen, die von einer deutlich höheren Geschwindigkeit und Energieeffizienz profitieren könnten und möglicherweise letztendlich ein einziges universelles Gerät mit kombinierter Speicher- und Logikfunktionalität realisieren.“Es ist eine große Herausforderung, aber wir haben ein Material gezeigt, das dies möglich machen könnte.Wir hoffen, die Finanzierung und die Zusammenarbeit mit der Industrie zu sichern, um unsere Arbeit fortzusetzen.“
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 05.05.2021