חומר מגנטי שובר שיא מיתוג מהיר במיוחד

חוקרים ב-CRANN (המרכז למחקר על ננו-מבנים מסתגלים וננו-התקנים), ובית הספר לפיזיקה בטריניטי קולג' דבלין, הודיעו היום כיחומר מגנטישפותח במרכז מדגים את המיתוג המגנטי המהיר ביותר שתועד אי פעם.

הצוות השתמש במערכות לייזר פמטו-שניות במעבדת המחקר הפוטוניקה ב-CRANN כדי להחליף ולאחר מכן להחליף מחדש את הכיוון המגנטי של החומר שלהם בטריליון שניות, פי שישה מהשיא הקודם, ופי מאה מהר יותר ממהירות השעון של מחשב אישי.

תגלית זו מדגים את הפוטנציאל של החומר לדור חדש של מחשבים יעילים במיוחד באנרגיה ומערכות אחסון נתונים.

החוקרים השיגו את מהירויות המיתוג חסרות התקדים שלהם בסגסוגת בשם MRG, שסונתזה לראשונה על ידי הקבוצה בשנת 2014 ממנגן, רותניום וגליום.בניסוי, הצוות פגע בסרטים דקים של MRG עם התפרצויות של אור לייזר אדום, והספק מגה וואט של כוח בפחות ממיליארדית השנייה.

העברת החום משנה את הכיוון המגנטי של MRG.נדרשת עשירית פיקושנייה מהירה בצורה בלתי נתפסת כדי להשיג את השינוי הראשון הזה (1 ps = טריליון שניה).אבל, חשוב מכך, הצוות גילה שהם יכולים לשנות את הכיוון בחזרה כעבור 10 טריליון שניות.זהו ההחלפה המחודשת המהירה ביותר של כיוון מגנט שנצפה אי פעם.

התוצאות שלהם מתפרסמות השבוע בכתב העת המוביל לפיזיקה, Physical Review Letters.

התגלית עשויה לפתוח אפיקים חדשים למחשוב וטכנולוגיית מידע חדשנית, לאור החשיבות שלחומר מגנטיבתעשייה הזו.חבויים ברבים מהמכשירים האלקטרוניים שלנו, כמו גם במרכזי הנתונים בקנה מידה גדול בלב האינטרנט, חומרים מגנטיים קוראים ומאחסנים את הנתונים.פיצוץ המידע הנוכחי מייצר יותר נתונים וצורך יותר אנרגיה מאי פעם.מציאת דרכים חדשות יעילות באנרגיה לתמרן נתונים וחומרים שיתאימו, היא עיסוק מחקר עולמי.

המפתח להצלחה של צוותי טריניטי היה היכולת שלהם להשיג את המיתוג האולטרה-מהיר ללא כל שדה מגנטי.החלפה מסורתית של מגנט משתמשת במגנט אחר, אשר כרוך בעלות במונחים של אנרגיה וזמן.עם MRG המעבר הושג באמצעות דופק חום, תוך שימוש באינטראקציה הייחודית של החומר עם האור.

חוקרי הטריניטי ז'אן בסבס וקרסטן רוד דנים באפיק אחד של המחקר:

"חומר מגנטייש מטבעו זיכרון שניתן להשתמש בו ללוגיקה.עד כה, המעבר ממצב מגנטי אחד '0 לוגי' לאחר '1 לוגי' אחר היה רעב מדי לאנרגיה ואיטי מדי.המחקר שלנו מתייחס למהירות על ידי מראה שאנו יכולים להעביר MRG ממצב אחד לאחר ב-0.1 פיקושניות, ובעיקר שמתג שני יכול לעקוב רק 10 פיקושניות מאוחר יותר, המקביל לתדר תפעולי של ~ 100 גיגה-הרץ - מהר יותר מכל מה שנצפה קודם לכן.

"התגלית מדגישה את היכולת המיוחדת של ה-MRG שלנו לקשר ביעילות בין אור וספין, כך שנוכל לשלוט במגנטיות עם אור ואור עם מגנטיות בטווחי זמן שלא היו ניתנים להשגה עד כה."

בהתייחסו לעבודת הצוות שלו, פרופסור מייקל קוי, בית הספר לפיזיקה של טריניטי ו-CRANN, אמר: "בשנת 2014 כשהצוות שלי ואני הכרזנו לראשונה שיצרנו סגסוגת חדשה לגמרי של מנגן, רותניום וגאליום, המכונה MRG, מעולם לא היינו חשד שלחומר יש את הפוטנציאל המגנטו-אופטי המדהים הזה.

"ההדגמה הזו תוביל למושגי מכשירים חדשים המבוססים על אור ומגנטיות שיכולים להפיק תועלת מהגברת המהירות והיעילות האנרגטית, אולי בסופו של דבר מימוש מכשיר אוניברסלי יחיד עם פונקציונליות משולבת של זיכרון והיגיון.זה אתגר עצום, אבל הצגנו חומר שעשוי לאפשר זאת.אנו מקווים להבטיח מימון ושיתוף פעולה בתעשייה כדי להמשיך בעבודתנו."