Cercetătorii de la CRANN (Centrul de Cercetare pentru Nanostructuri și Nanodispozitive Adaptive) și de la Școala de Fizică de la Trinity College din Dublin, au anunțat astăzi că unmaterial magneticdezvoltat la Centru demonstrează cea mai rapidă comutare magnetică înregistrată vreodată.
Echipa a folosit sisteme laser cu femtosecunde în Laboratorul de Cercetare Fotonică de la CRANN pentru a comuta și apoi a re-comuta orientarea magnetică a materialului lor în trilioane de secundă, de șase ori mai rapid decât înregistrarea anterioară și de o sută de ori mai rapidă decât viteza de ceas a un computer personal.
Această descoperire demonstrează potențialul materialului pentru o nouă generație de calculatoare ultrarapide și sisteme de stocare a datelor eficiente din punct de vedere energetic.
Cercetătorii și-au atins vitezele de comutare fără precedent într-un aliaj numit MRG, sintetizat pentru prima dată de grup în 2014 din mangan, ruteniu și galiu.În experiment, echipa a lovit pelicule subțiri de MRG cu rafale de lumină laser roșie, furnizând megawați de putere în mai puțin de o miliardime de secundă.
Transferul de căldură schimbă orientarea magnetică a MRG.Este nevoie de o zecime inimaginabil de rapidă de picosecundă pentru a realiza această primă schimbare (1 ps = o trilionime de secundă).Dar, mai important, echipa a descoperit că ar putea schimba orientarea înapoi cu 10 trilioane de secunde mai târziu.Aceasta este cea mai rapidă schimbare a orientării unui magnet observată vreodată.
Rezultatele lor sunt publicate săptămâna aceasta în principalul jurnal de fizică, Physical Review Letters.
Descoperirea ar putea deschide noi căi pentru calcularea inovatoare și tehnologia informației, având în vedere importanțamaterial magnetics în 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 actuală de informații generează mai multe date și consumă mai multă energie decât oricând.Găsirea de noi modalități eficiente din punct de vedere energetic de manipulare a datelor și a materialelor potrivite 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 folosește un alt magnet, care are un cost atât în termeni de energie, cât și de timp.Cu MRG comutarea a fost realizată cu un impuls de căldură, utilizând interacțiunea unică a materialului cu lumina.
Cercetătorii Trinity Jean Besbas și Karsten Rode discută despre o cale a cercetării:
„Material magneticau în mod inerent memorie care poate fi folosită pentru logică.Până acum, trecerea de la o stare magnetică „0 logic” la altul „1 logic” a fost prea consumată de energie și prea lentă.Cercetarea noastră se adresează vitezei arătând că putem comuta MRG de la o stare la alta în 0,1 picosecunde și, în mod esențial, că o a doua comutare poate urma doar 10 picoscunde mai târziu, corespunzând unei frecvențe operaționale de ~ 100 gigaherți - mai rapid decât orice observat anterior.
„Descoperirea evidențiază capacitatea specială a MRG-ului nostru de a cupla eficient lumina și rotirea, astfel încât să putem controla magnetismul cu lumină și lumina cu magnetismul pe perioade de timp de nerealizat până acum.”
Comentând despre munca echipei sale, profesorul Michael Coey, Școala de Fizică din Trinity și CRANN, a spus: „În 2014, când echipa mea și cu mine am anunțat pentru prima dată că am creat un aliaj complet nou de mangan, ruteniu și galiu, cunoscut sub numele de MRG, niciodată bănuiam că materialul avea 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 eficiență energetică mult crescută, poate în cele din urmă realizând un singur dispozitiv universal cu funcționalitate combinată de memorie și logică.Este o provocare uriașă, dar am arătat un material care o poate face posibilă.Sperăm să asigurăm finanțare și colaborare cu industrie pentru a ne continua munca.”
Ora postării: mai-05-2021