محققان CRANN (مرکز تحقیقات نانوساختارها و نانوابزارهای تطبیقی) و دانشکده فیزیک کالج ترینیتی دوبلین، امروز اعلام کردند که ...مواد مغناطیسیاین دستگاه که در این مرکز توسعه داده شده، سریع‌ترین سوئیچینگ مغناطیسی ثبت شده تاکنون را نشان می‌دهد.
این تیم از سیستم‌های لیزر فمتوثانیه‌ای در آزمایشگاه تحقیقات فوتونیک در CRANN برای تغییر و سپس تغییر مجدد جهت مغناطیسی مواد خود در تریلیونیم ثانیه، شش برابر سریع‌تر از رکورد قبلی و صد برابر سریع‌تر از سرعت کلاک یک کامپیوتر شخصی، استفاده کردند.
این کشف، پتانسیل این ماده را برای نسل جدیدی از رایانه‌های فوق سریع و سیستم‌های ذخیره‌سازی داده با بهره‌وری انرژی بالا نشان می‌دهد.
محققان به سرعت‌های سوئیچینگ بی‌سابقه خود در آلیاژی به نام MRG دست یافتند که اولین بار توسط این گروه در سال ۲۰۱۴ از منگنز، روتنیم و گالیوم سنتز شد. در این آزمایش، تیم لایه‌های نازک MRG را با انفجارهایی از نور لیزر قرمز مورد اصابت قرار داد و مگاوات برق را در کمتر از یک میلیاردم ثانیه ارائه داد.
انتقال حرارت، جهت مغناطیسی MRG را تغییر می‌دهد. برای رسیدن به این تغییر اولیه، یک دهم پیکوثانیه زمان غیرقابل تصور و سریع لازم است (1 پیکوثانیه = یک تریلیونیم ثانیه). اما مهمتر از آن، این تیم کشف کرد که می‌توانند جهت را 10 تریلیونیم ثانیه بعد دوباره به حالت اولیه برگردانند. این سریع‌ترین تغییر جهت مجدد یک آهنربا است که تاکنون مشاهده شده است.
نتایج آنها این هفته در مجله معتبر فیزیک، Physical Review Letters، منتشر شده است.
این کشف می‌تواند با توجه به اهمیت ...، راه‌های جدیدی را برای محاسبات نوآورانه و فناوری اطلاعات باز کند.مواد مغناطیسیدر این صنعت. مواد مغناطیسی که در بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی ما و همچنین در مراکز داده بزرگ در قلب اینترنت پنهان شده‌اند، داده‌ها را می‌خوانند و ذخیره می‌کنند. انفجار اطلاعات فعلی، داده‌های بیشتری تولید می‌کند و انرژی بیشتری نسبت به گذشته مصرف می‌کند. یافتن روش‌های جدید با بهره‌وری انرژی بالا برای دستکاری داده‌ها و موادی که با آنها مطابقت داشته باشند، یک دغدغه تحقیقاتی در سراسر جهان است.
کلید موفقیت تیم‌های ترینیتی، توانایی آنها در دستیابی به سوئیچینگ فوق سریع بدون هیچ میدان مغناطیسی بود. سوئیچینگ سنتی یک آهنربا از یک آهنربای دیگر استفاده می‌کند که از نظر انرژی و زمان هزینه‌بر است. با MRG، سوئیچینگ با یک پالس حرارتی انجام شد و از تعامل منحصر به فرد ماده با نور استفاده شد.
محققان ترینیتی، ژان بسباس و کارستن رود، یکی از جنبه‌های تحقیق را مورد بحث قرار می‌دهند:
«مواد مغناطیسیs ذاتاً حافظه‌ای دارند که می‌تواند برای منطق استفاده شود. تاکنون، تغییر از یک حالت مغناطیسی «منطقی ۰» به حالت دیگر «منطقی ۱» بسیار پرانرژی و بسیار کند بوده است. تحقیقات ما با نشان دادن اینکه می‌توانیم MRG را از یک حالت به حالت دیگر در ۰.۱ پیکوثانیه تغییر دهیم و از همه مهمتر اینکه تغییر دوم می‌تواند تنها ۱۰ پیکوثانیه بعد انجام شود، که مربوط به فرکانس عملیاتی حدود ۱۰۰ گیگاهرتز است - سریع‌تر از هر چیزی که قبلاً مشاهده شده است - به سرعت می‌پردازد.
«این کشف، توانایی ویژه MRG ما را در جفت کردن مؤثر نور و اسپین برجسته می‌کند، به طوری که می‌توانیم مغناطیس را با نور و نور را با مغناطیس در مقیاس‌های زمانی تاکنون غیرقابل دستیابی کنترل کنیم.»
پروفسور مایکل کوی، از دانشکده فیزیک ترینیتی و CRANN، در مورد کار تیمش گفت: «در سال ۲۰۱۴، وقتی من و تیمم برای اولین بار اعلام کردیم که یک آلیاژ کاملاً جدید از منگنز، روتنیم و گالیوم، معروف به MRG، ساخته‌ایم، هرگز گمان نمی‌کردیم که این ماده چنین پتانسیل مغناطیسی-نوری قابل توجهی داشته باشد.»
«این نمایش منجر به مفاهیم جدید دستگاه مبتنی بر نور و مغناطیس خواهد شد که می‌توانند از سرعت و راندمان انرژی بسیار افزایش یافته بهره‌مند شوند، و شاید در نهایت به یک دستگاه جهانی واحد با حافظه ترکیبی و عملکرد منطقی دست یابند. این یک چالش بزرگ است، اما ما ماده‌ای را نشان داده‌ایم که ممکن است این امر را ممکن سازد. ما امیدواریم که بودجه و همکاری صنعتی را برای ادامه کار خود تضمین کنیم.»
زمان ارسال: مه-05-2021