Navorsers by CRANN (Die Sentrum vir Navorsing oor Aanpasbare Nanostrukture en Nanotoestelle), en die Skool vir Fisika aan Trinity College Dublin, het vandag aangekondig dat 'nmagnetiese materiaalwat by die Sentrum ontwikkel is, demonstreer die vinnigste magnetiese skakeling wat ooit aangeteken is.
Die span het femtosekonde-laserstelsels in die Fotonika-navorsingslaboratorium by CRANN gebruik om die magnetiese oriëntasie van hul materiaal in triljoenstes van 'n sekonde te skakel en dan weer te skakel, ses keer vinniger as die vorige rekord, en honderd keer vinniger as die klokspoed van 'n persoonlike rekenaar.
Hierdie ontdekking demonstreer die potensiaal van die materiaal vir 'n nuwe generasie energie-doeltreffende ultrasnelle rekenaars en datastoorstelsels.
Die navorsers het hul ongekende skakelspoed in 'n legering genaamd MRG behaal, wat die eerste keer in 2014 deur die groep uit mangaan, rutenium en gallium gesintetiseer is. In die eksperiment het die span dun films van MRG met sarsies rooi laserlig getref, wat megawatt krag in minder as 'n miljardste van 'n sekonde gelewer het.
Die hitte-oordrag verander die magnetiese oriëntasie van MRG. Dit neem 'n ondenkbaar vinnige tiende van 'n pikosekonde om hierdie eerste verandering te bereik (1 ps = een triljoenste van 'n sekonde). Maar, nog belangriker, die span het ontdek dat hulle die oriëntasie weer 10 triljoenste van 'n sekonde later kon terugskakel. Dit is die vinnigste herwisseling van 'n magneet se oriëntasie wat ooit waargeneem is.
Hul resultate word hierdie week in die toonaangewende fisika-joernaal, Physical Review Letters, gepubliseer.
Die ontdekking kan nuwe paaie vir innoverende rekenaar- en inligtingstegnologie oopmaak, gegewe die belangrikheid vanmagnetiese materiaals in hierdie bedryf. Versteek in baie van ons elektroniese toestelle, sowel as in die grootskaalse datasentrums in die hart van die internet, lees en stoor magnetiese materiale die data. Die huidige inligtingsontploffing genereer meer data en verbruik meer energie as ooit tevore. Die vind van nuwe energie-doeltreffende maniere om data te manipuleer, en materiale wat daarby pas, is 'n wêreldwye navorsingsbekommernis.
Die sleutel tot die Trinity-spanne se sukses was hul vermoë om ultrasnelle skakeling sonder enige magnetiese veld te bewerkstellig. Tradisionele skakeling van 'n magneet gebruik 'n ander magneet, wat teen 'n koste kom in terme van beide energie en tyd. Met MRG is die skakeling bewerkstellig met 'n hittepuls, wat gebruik maak van die materiaal se unieke interaksie met lig.
Trinity-navorsers Jean Besbas en Karsten Rode bespreek een navorsingsrigting:
"Magnetiese materiaals het inherent geheue wat vir logika gebruik kan word. Tot dusver was die oorskakeling van een magnetiese toestand 'logiese 0' na 'n ander 'logiese 1' te energie-honger en te stadig. Ons navorsing spreek spoed aan deur te wys dat ons MRG van een toestand na 'n ander in 0.1 pikosekondes kan oorskakel en, van kardinale belang, dat 'n tweede skakelaar slegs 10 pikosekondes later kan volg, wat ooreenstem met 'n operasionele frekwensie van ~ 100 gigahertz - vinniger as enigiets wat voorheen waargeneem is.
“Die ontdekking beklemtoon die spesiale vermoë van ons MRG om lig en spin effektief te koppel sodat ons magnetisme met lig en lig met magnetisme op tot dusver onbereikbare tydskale kan beheer.”
Professor Michael Coey, van Trinity se Skool vir Fisika en CRANN, het kommentaar gelewer oor sy span se werk en gesê: “In 2014, toe ek en my span die eerste keer aangekondig het dat ons 'n heeltemal nuwe legering van mangaan, rutenium en gallium, bekend as MRG, geskep het, het ons nooit vermoed dat die materiaal hierdie merkwaardige magneto-optiese potensiaal het nie.”
“Hierdie demonstrasie sal lei tot nuwe toestelkonsepte gebaseer op lig en magnetisme wat kan baat vind by aansienlik verhoogde spoed en energie-doeltreffendheid, miskien uiteindelik 'n enkele universele toestel met gekombineerde geheue- en logika-funksionaliteit. Dit is 'n groot uitdaging, maar ons het 'n materiaal getoon wat dit moontlik kan maak. Ons hoop om befondsing en samewerking met die bedryf te verseker om ons werk voort te sit.”
Plasingstyd: 05 Mei 2021