I ricercatori del CRANN (Centro di ricerca sulle nanostrutture e nanodispositivi adattivi) e della Scuola di fisica del Trinity College di Dublino, hanno annunciato oggi che unmateriale magneticosviluppato presso il Centro dimostra la commutazione magnetica più veloce mai registrata.
Il team ha utilizzato sistemi laser a femtosecondi nel laboratorio di ricerca sulla fotonica del CRANN per cambiare e poi ricommutare l’orientamento magnetico del materiale in trilionesimi di secondo, sei volte più velocemente del record precedente e cento volte più velocemente della velocità dell’orologio di un personal computer.
Questa scoperta dimostra il potenziale del materiale per una nuova generazione di computer ultraveloci e sistemi di archiviazione dati ad alta efficienza energetica.
I ricercatori hanno raggiunto velocità di commutazione senza precedenti in una lega chiamata MRG, sintetizzata per la prima volta dal gruppo nel 2014 da manganese, rutenio e gallio.Nell'esperimento, il team ha colpito sottili pellicole di MRG con esplosioni di luce laser rossa, erogando megawatt di potenza in meno di un miliardesimo di secondo.
Il trasferimento di calore cambia l'orientamento magnetico di MRG.Ci vuole un decimo di picosecondo inimmaginabilmente veloce per ottenere questo primo cambiamento (1 ps = un trilionesimo di secondo).Ma, cosa ancora più importante, il team ha scoperto che potevano ripristinare nuovamente l’orientamento 10 trilionesimi di secondo dopo.Questa è la ricommutazione più rapida dell'orientamento di un magnete mai osservata.
I loro risultati sono stati pubblicati questa settimana sulla principale rivista di fisica, Physical Review Letters.
Data l’importanza della scoperta, la scoperta potrebbe aprire nuove strade per l’informatica e la tecnologia dell’informazione innovativemateriale magneticos in questo settore.Nascosti in molti dei nostri dispositivi elettronici, così come nei data center su larga scala nel cuore di Internet, i materiali magnetici leggono e archiviano i dati.L’attuale esplosione di informazioni genera più dati e consuma più energia che mai.Trovare nuovi modi efficienti dal punto di vista energetico per manipolare i dati e i materiali da abbinare è una preoccupazione della ricerca a livello mondiale.
La chiave del successo dei team Trinity è stata la loro capacità di ottenere la commutazione ultraveloce senza alcun campo magnetico.La commutazione tradizionale di un magnete utilizza un altro magnete, il che ha un costo sia in termini di energia che di tempo.Con MRG la commutazione è stata ottenuta con un impulso di calore, sfruttando l'interazione unica del materiale con la luce.
I ricercatori del Trinity Jean Besbas e Karsten Rode discutono una via della ricerca:
“Materiale magneticoHanno intrinsecamente memoria che può essere utilizzata per la logica.Finora, il passaggio da uno stato magnetico “logico 0” a un altro “logico 1” è stato troppo dispendioso in termini di energia e troppo lento.La nostra ricerca affronta la velocità dimostrando che possiamo passare MRG da uno stato a un altro in 0,1 picosecondi e, soprattutto, che un secondo passaggio può seguire solo 10 picosecondi dopo, corrispondente a una frequenza operativa di ~ 100 gigahertz, più veloce di qualsiasi cosa osservata prima.
“La scoperta evidenzia la speciale capacità del nostro MRG di accoppiare efficacemente luce e rotazione in modo da poter controllare il magnetismo con la luce e la luce con il magnetismo su scale temporali finora irraggiungibili”.
Commentando il lavoro del suo team, il professor Michael Coey, della Trinity School of Physics e del CRANN, ha dichiarato: "Nel 2014, quando io e il mio team abbiamo annunciato per la prima volta di aver creato una lega completamente nuova di manganese, rutenio e gallio, nota come MRG, non abbiamo mai sospettavano che il materiale avesse questo notevole potenziale magneto-ottico.
“Questa dimostrazione porterà a nuovi concetti di dispositivi basati sulla luce e sul magnetismo che potrebbero trarre vantaggio da una maggiore velocità ed efficienza energetica, magari realizzando alla fine un unico dispositivo universale con funzionalità combinate di memoria e logica.È una sfida enorme, ma abbiamo mostrato un materiale che potrebbe renderla possibile.Ci auguriamo di ottenere finanziamenti e collaborazione da parte del settore per portare avanti il nostro lavoro”.
Orario di pubblicazione: 05-maggio-2021