Cercetătorii de la CRANN (Centrul pentru Cercetare în Nanostructuri Adaptive și Nanodispozitive) și de la Școala de Fizică de la Trinity College Dublin au anunțat astăzi că...material magneticdezvoltat la Centru demonstrează cea mai rapidă comutare magnetică înregistrată vreodată.
Echipa a folosit sisteme laser femtosecunde în Laboratorul de Cercetare Fotonică de la CRANN pentru a comuta și apoi a re-comuta orientarea magnetică a materialului lor în trilionimi de secundă, de șase ori mai rapid decât recordul anterior și de o sută de ori mai rapid decât viteza de ceas a unui computer personal.
Această descoperire demonstrează potențialul materialului pentru o nouă generație de computere și sisteme de stocare a datelor ultra-rapide și eficiente din punct de vedere energetic.
Cercetătorii au atins viteze de comutare fără precedent într-un aliaj numit MRG, sintetizat pentru prima dată de grup în 2014 din mangan, ruteniu și galiu. În cadrul experimentului, echipa a lovit pelicule subțiri de MRG cu explozii de lumină laser roșie, furnizând megawați de putere în mai puțin de o miliardime de secundă.
Transferul de căldură schimbă orientarea magnetică a magnetului magnetic (MRG). Este nevoie de o zecime de picosecundă de neimaginat pentru a realiza această primă schimbare (1 ps = o trilionime de secundă). Dar, mai important, echipa a descoperit că poate schimba orientarea înapoi 10 trilionimi de secundă mai târziu. Aceasta este cea mai rapidă re-schimbare a orientării unui magnet observată vreodată.
Rezultatele lor sunt publicate săptămâna aceasta în revista de fizică de renume, Physical Review Letters.
Descoperirea ar putea deschide noi căi pentru tehnologia informației și informatică inovatoare, având în vedere importanța...material magneticîn această industrie. Ascunse în multe dintre dispozitivele noastre electronice, precum și în centrele de date la scară largă din inima internetului, materialele magnetice citesc și stochează datele. Explozia informațională actuală generează mai multe date și consumă mai multă energie ca niciodată. Găsirea de noi modalități eficiente din punct de vedere energetic de a manipula datele și a materialelor aferente este o preocupare de cercetare la nivel mondial.
Cheia succesului echipelor Trinity a fost capacitatea lor de a realiza comutarea ultrarapidă fără niciun câmp magnetic. Comutarea tradițională a unui magnet utilizează un alt magnet, ceea ce are un cost atât în ceea ce privește energia, cât și timpul. Cu MRG, comutarea a fost realizată cu un impuls de căldură, utilizând interacțiunea unică a materialului cu lumina.
Cercetătorii de la Trinity, Jean Besbas și Karsten Rode, discută o direcție a cercetării:
„Material magneticAcestea au în mod inerent memorie care poate fi utilizată pentru logică. Până acum, trecerea de la o stare magnetică „0 logic” la o alta „1 logic” a fost prea consumatoare de energie și prea lentă. Cercetarea noastră abordează viteza arătând că putem comuta MRG de la o stare la alta în 0,1 picosecunde și, în mod crucial, că o a doua comutare poate urma doar 10 picosecunde mai târziu, corespunzând unei frecvențe operaționale de ~ 100 gigaherți - mai rapid decât orice s-a observat anterior.
„Descoperirea evidențiază capacitatea specială a MRG-ului nostru de a cupla eficient lumina și spinul, astfel încât să putem controla magnetismul cu lumina și lumina cu magnetismul la intervale de timp imposibil de realizat până acum.”
Comentând munca echipei sale, profesorul Michael Coey, de la Școala de Fizică Trinity și CRANN, a declarat: „În 2014, când eu și echipa mea am anunțat pentru prima dată că am creat un aliaj complet nou de mangan, ruteniu și galiu, cunoscut sub numele de MRG, nu am bănuit niciodată că materialul are acest potențial magneto-optic remarcabil.”
„Această demonstrație va duce la noi concepte de dispozitive bazate pe lumină și magnetism, care ar putea beneficia de o viteză și o eficiență energetică mult crescute, poate chiar realizând în cele din urmă un singur dispozitiv universal cu funcționalitate combinată de memorie și logică. Este o provocare uriașă, dar am prezentat un material care ar putea face acest lucru posibil. Sperăm să obținem finanțare și colaborare din partea industriei pentru a ne continua munca.”
Data publicării: 05 mai 2021