Các nhà nghiên cứu tại CRANN (Trung tâm Nghiên cứu Cấu trúc Nano Thích ứng và Thiết bị Nano) và Trường Vật lý tại Trinity College Dublin, hôm nay đã công bố rằng mộtvật liệu từ tínhđược phát triển tại Trung tâm chứng tỏ sự chuyển đổi từ tính nhanh nhất từng được ghi nhận.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng hệ thống laser femto giây trong Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Quang tử tại CRANN để chuyển đổi và sau đó chuyển đổi lại hướng từ tính của vật liệu trong một phần nghìn tỷ giây, nhanh hơn sáu lần so với kỷ lục trước đó và nhanh hơn một trăm lần so với tốc độ đồng hồ của con người. một máy tính cá nhân.
Khám phá này chứng tỏ tiềm năng của vật liệu này đối với một thế hệ máy tính và hệ thống lưu trữ dữ liệu cực nhanh, tiết kiệm năng lượng mới.
Các nhà nghiên cứu đã đạt được tốc độ chuyển đổi chưa từng có trong một hợp kim có tên MRG, được nhóm tổng hợp lần đầu tiên vào năm 2014 từ mangan, ruthenium và gali.Trong thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã chiếu các chùm ánh sáng laser đỏ vào các màng mỏng MRG, cung cấp năng lượng megawatt trong chưa đầy một phần tỷ giây.
Sự truyền nhiệt làm thay đổi hướng từ tính của MRG.Phải mất một phần mười pico giây nhanh đến mức không thể tưởng tượng được để đạt được thay đổi đầu tiên này (1 ps = một phần nghìn tỷ giây).Nhưng quan trọng hơn, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng họ có thể chuyển hướng trở lại 10 phần nghìn tỷ giây sau đó.Đây là sự thay đổi hướng của nam châm nhanh nhất từng được quan sát thấy.
Kết quả của họ được công bố tuần này trên tạp chí vật lý hàng đầu, Physical Review Letters.
Khám phá này có thể mở ra những con đường mới cho công nghệ thông tin và điện toán tiên tiến, do tầm quan trọng củavật liệu từ tínhtrong ngành này.Ẩn trong nhiều thiết bị điện tử của chúng ta cũng như trong các trung tâm dữ liệu quy mô lớn ở trung tâm Internet, các vật liệu từ tính đọc và lưu trữ dữ liệu.Sự bùng nổ thông tin hiện nay tạo ra nhiều dữ liệu hơn và tiêu thụ nhiều năng lượng hơn bao giờ hết.Việc tìm ra những cách mới tiết kiệm năng lượng để xử lý dữ liệu và vật liệu phù hợp là mối bận tâm nghiên cứu trên toàn thế giới.
Chìa khóa thành công của nhóm Trinity là khả năng đạt được sự chuyển đổi cực nhanh mà không cần bất kỳ từ trường nào.Việc chuyển đổi nam châm truyền thống sử dụng một nam châm khác, điều này gây tốn kém cả về năng lượng và thời gian.Với MRG, việc chuyển đổi được thực hiện bằng xung nhiệt, tận dụng sự tương tác đặc biệt của vật liệu với ánh sáng.
Các nhà nghiên cứu của Trinity Jean Besbas và Karsten Rode thảo luận về một hướng nghiên cứu:
“Vật liệu từ tínhs vốn có bộ nhớ có thể được sử dụng cho logic.Cho đến nay, việc chuyển từ trạng thái từ tính 'logic 0' này sang trạng thái 'logic 1' khác, quá tiêu tốn năng lượng và quá chậm.Nghiên cứu của chúng tôi giải quyết vấn đề tốc độ bằng cách cho thấy rằng chúng tôi có thể chuyển MRG từ trạng thái này sang trạng thái khác trong 0,1 pico giây và điều quan trọng là công tắc thứ hai chỉ có thể thực hiện sau 10 pico giây, tương ứng với tần số hoạt động ~ 100 gigahertz—nhanh hơn bất kỳ tần số nào được quan sát trước đây.
“Khám phá này nêu bật khả năng đặc biệt của MRG trong việc kết hợp ánh sáng và spin một cách hiệu quả để chúng ta có thể điều khiển từ tính bằng ánh sáng và ánh sáng bằng từ tính trong những khoảng thời gian chưa thể đạt được cho đến nay.”
Bình luận về công trình của nhóm mình, Giáo sư Michael Coey, Trường Vật lý và CRANN của Trinity, cho biết: “Vào năm 2014, khi nhóm của tôi và tôi lần đầu tiên thông báo rằng chúng tôi đã tạo ra một hợp kim hoàn toàn mới của mangan, ruthenium và gali, được gọi là MRG, chúng tôi chưa bao giờ nghi ngờ vật liệu này có tiềm năng quang từ đáng chú ý.
“Cuộc trình diễn này sẽ dẫn đến các khái niệm thiết bị mới dựa trên ánh sáng và từ tính có thể được hưởng lợi từ tốc độ tăng lên đáng kể và hiệu quả sử dụng năng lượng, có lẽ cuối cùng sẽ hiện thực hóa một thiết bị phổ quát duy nhất có chức năng logic và bộ nhớ kết hợp.Đó là một thách thức lớn, nhưng chúng tôi đã cho thấy một loại vật liệu có thể biến điều đó thành hiện thực.Chúng tôi hy vọng sẽ đảm bảo được nguồn tài trợ và sự hợp tác trong ngành để theo đuổi công việc của mình.”
Thời gian đăng: May-05-2021