Дослідники з CRANN (Центру досліджень адаптивних наноструктур та нанопристроїв) та Школи фізики Трініті-коледжу Дубліна сьогодні оголосили про...магнітний матеріалрозроблена в Центрі демонструє найшвидше магнітне перемикання з коли-небудь зареєстрованих.
Команда використовувала фемтосекундні лазерні системи в Лабораторії досліджень фотоніки CRANN, щоб перемикати, а потім повторно перемикати магнітну орієнтацію свого матеріалу за трильйонні частки секунди, що в шість разів швидше за попередній рекорд і в сто разів швидше за тактову частоту персонального комп'ютера.
Це відкриття демонструє потенціал матеріалу для нового покоління енергоефективних надшвидких комп'ютерів та систем зберігання даних.
Дослідники досягли безпрецедентної швидкості перемикання у сплаві під назвою MRG, вперше синтезованому групою у 2014 році з марганцю, рутенію та галію. В експерименті команда впливала на тонкі плівки MRG сплесками червоного лазерного світла, забезпечуючи мегавати потужності менш ніж за мільярдну частку секунди.
Теплопередача змінює магнітну орієнтацію MRG. Для досягнення цієї першої зміни потрібна неймовірно швидка десята пікосекунди (1 пс = одна трильйонна частка секунди). Але, що ще важливіше, команда виявила, що вони можуть повернути орієнтацію назад через 10 трильйонних часток секунди. Це найшвидше перемикання орієнтації магніту, яке коли-небудь спостерігалося.
Їхні результати опубліковані цього тижня у провідному фізичному журналі Physical Review Letters.
Це відкриття може відкрити нові шляхи для інноваційних обчислювальних та інформаційних технологій, враховуючи важливістьмагнітний матеріалу цій галузі. Приховані в багатьох наших електронних пристроях, а також у великомасштабних центрах обробки даних у самому серці Інтернету, магнітні матеріали зчитують та зберігають дані. Поточний інформаційний вибух генерує більше даних і споживає більше енергії, ніж будь-коли раніше. Пошук нових енергоефективних способів маніпулювання даними та відповідних матеріалів є дослідницькою пріоритетністю у всьому світі.
Ключем до успіху команд Trinity була їхня здатність досягти надшвидкого перемикання без будь-якого магнітного поля. Традиційне перемикання магніту використовує інший магніт, що є витратним як з точки зору енергії, так і часу. У MRG перемикання було досягнуто за допомогою теплового імпульсу, використовуючи унікальну взаємодію матеріалу зі світлом.
Дослідники Трініті Жан Бесбас та Карстен Роде обговорюють один із напрямків дослідження:
«Магнітний матеріалВони за своєю суттю мають пам'ять, яку можна використовувати для логіки. Досі перемикання з одного магнітного стану «логічний 0» в інший «логічна 1» було занадто енергоємним і занадто повільним. Наше дослідження стосується швидкості, показуючи, що ми можемо перемикати MRG з одного стану в інший за 0,1 пікосекунду і, що найважливіше, друге перемикання може відбутися лише через 10 пікосекунд, що відповідає робочій частоті ~ 100 гігагерц — швидше, ніж будь-що, що спостерігалося раніше.
«Це відкриття підкреслює особливу здатність нашого MRG ефективно поєднувати світло та спін, щоб ми могли контролювати магнетизм за допомогою світла та світло за допомогою магнетизму в досі недосяжні часові рамки».
Коментуючи роботу своєї команди, професор Майкл Кої з Фізичної школи Трініті та CRANN сказав: «У 2014 році, коли ми з моєю командою вперше оголосили про створення абсолютно нового сплаву марганцю, рутенію та галію, відомого як MRG, ми ніколи не підозрювали, що цей матеріал має такий чудовий магнітооптичний потенціал».
«Ця демонстрація призведе до появи нових концепцій пристроїв на основі світла та магнетизму, які могли б отримати вигоду від значного збільшення швидкості та енергоефективності, можливо, зрештою реалізувавши єдиний універсальний пристрій із комбінованою функціональністю пам’яті та логіки. Це величезний виклик, але ми показали матеріал, який може зробити це можливим. Ми сподіваємося забезпечити фінансування та співпрацю з галуззю для продовження нашої роботи».
Час публікації: 05 травня 2021 р.