Исследователи из CRANN (Центра исследований адаптивных наноструктур и наноустройств) и Школы физики Тринити-колледжа в Дублине объявили сегодня, чтомагнитный материалРазработанный в Центре, демонстрирует самое быстрое магнитное переключение, когда-либо зарегистрированное.
Команда использовала фемтосекундные лазерные системы в Исследовательской лаборатории фотоники в CRANN, чтобы переключать, а затем повторно переключать магнитную ориентацию своего материала за триллионные доли секунды, что в шесть раз быстрее, чем предыдущий рекорд, и в сто раз быстрее, чем тактовая частота персональный компьютер.
Это открытие демонстрирует потенциал материала для нового поколения энергоэффективных сверхбыстрых компьютеров и систем хранения данных.
Исследователи достигли беспрецедентных скоростей переключения в сплаве под названием MRG, впервые синтезированном группой в 2014 году из марганца, рутения и галлия.В ходе эксперимента команда воздействовала на тонкие пленки MRG вспышками красного лазерного света, вырабатывая мегаватты мощности менее чем за миллиардную долю секунды.
Теплопередача переключает магнитную ориентацию MRG.Для достижения этого первого изменения требуется невообразимо быстрая десятая доля пикосекунды (1 пс = одна триллионная доля секунды).Но, что еще более важно, команда обнаружила, что они могут снова переключить ориентацию спустя 10 триллионных долей секунды.Это самое быстрое изменение ориентации магнита, которое когда-либо наблюдалось.
Их результаты опубликованы на этой неделе в ведущем физическом журнале Physical Review Letters.
Это открытие может открыть новые возможности для инновационных вычислительных и информационных технологий, учитывая важностьмагнитный материалв этой отрасли.Магнитные материалы, скрытые во многих наших электронных устройствах, а также в крупных центрах обработки данных в самом сердце Интернета, считывают и хранят данные.Нынешний информационный взрыв генерирует больше данных и потребляет больше энергии, чем когда-либо прежде.Поиск новых энергоэффективных способов манипулирования данными и соответствующих материалов является предметом исследовательской деятельности во всем мире.
Ключом к успеху команд Тринити стала их способность достигать сверхбыстрого переключения без какого-либо магнитного поля.Традиционное переключение магнита использует другой магнит, что требует затрат как энергии, так и времени.В MRG переключение достигалось с помощью теплового импульса, используя уникальное взаимодействие материала со светом.
Исследователи Trinity Жан Бесбас и Карстен Роде обсуждают одно направление исследования:
«Магнитный материалУ них по своей природе есть память, которую можно использовать для логики.До сих пор переключение из одного магнитного состояния «логический 0» в другое «логическая 1» было слишком энергоемким и слишком медленным.Наше исследование касается скорости, показывая, что мы можем переключать MRG из одного состояния в другое за 0,1 пикосекунды и, что особенно важно, второе переключение может произойти только через 10 пикосекунд, что соответствует рабочей частоте ~ 100 гигагерц — быстрее, чем что-либо наблюдавшееся раньше.
«Это открытие подчеркивает особую способность нашей MRG эффективно связывать свет и вращение, чтобы мы могли управлять магнетизмом светом и светом магнетизмом в до сих пор недостижимых временных масштабах».
Комментируя работу своей команды, профессор Майкл Коуи из Школы физики Тринити и CRANN сказал: «В 2014 году, когда я и моя команда впервые объявили, что создали совершенно новый сплав марганца, рутения и галлия, известный как MRG, мы никогда подозревали, что этот материал обладает замечательным магнитооптическим потенциалом.
«Эта демонстрация приведет к созданию новых концепций устройств, основанных на свете и магнетизме, которые могут выиграть от значительного увеличения скорости и энергоэффективности, возможно, в конечном итоге создав единое универсальное устройство с комбинированной функциональностью памяти и логики.Это огромная задача, но мы показали материал, который может сделать ее возможной.Мы надеемся обеспечить финансирование и сотрудничество с промышленностью для продолжения нашей работы».
Время публикации: 05 мая 2021 г.