Даследчыкі з CRANN (Цэнтра даследаванняў адаптыўных нанаструктур і нанапрылад) і Школы фізікі Трыніці-каледжа ў Дубліне сёння абвясцілі, што...магнітны матэрыялРаспрацаваная ў Цэнтры тэхналогія дэманструе самае хуткае магнітнае пераключэнне, калі-небудзь зарэгістраванае.
Каманда выкарыстала фемтасекундныя лазерныя сістэмы ў Лабараторыі даследаванняў фатонікі CRANN, каб пераключаць, а затым паўторна пераключаць магнітную арыентацыю свайго матэрыялу за трыльённыя долі секунды, што ў шэсць разоў хутчэй, чым папярэдні рэкорд, і ў сто разоў хутчэй, чым тактавая частату персанальнага кампутара.
Гэта адкрыццё дэманструе патэнцыял матэрыялу для новага пакалення энергаэфектыўных звышхуткіх кампутараў і сістэм захоўвання дадзеных.
Даследчыкі дасягнулі беспрэцэдэнтнай хуткасці пераключэння ў сплаве пад назвай MRG, упершыню сінтэзаваным групай у 2014 годзе з марганцу, рутэнія і галію. У эксперыменце каманда ўздзейнічала на тонкія плёнкі MRG імпульсамі чырвонага лазернага святла, выдаючы мегаваты магутнасці менш чым за мільярдную долю секунды.
Цеплаперадача змяняе магнітную арыентацыю MRG. Для дасягнення гэтай першай змены патрабуецца неймаверна хуткая дзясятая пікасекунды (1 пс = адна трыльённая секунды). Але, што больш важна, каманда выявіла, што яны могуць змяніць арыентацыю назад праз 10 трыльённых секунды. Гэта самая хуткая змена арыентацыі магніта, калі-небудзь назіраная.
Іх вынікі апублікаваныя на гэтым тыдні ў вядучым фізічным часопісе Physical Review Letters.
Гэта адкрыццё можа адкрыць новыя шляхі для інавацыйных вылічальных і інфармацыйных тэхналогій, улічваючы важнасцьмагнітны матэрыялу гэтай галіне. Схаваныя ў многіх нашых электронных прыладах, а таксама ў буйных цэнтрах апрацоўкі дадзеных у самым сэрцы Інтэрнэту, магнітныя матэрыялы счытваюць і захоўваюць дадзеныя. Сучасны інфармацыйны выбух генеруе больш дадзеных і спажывае больш энергіі, чым калі-небудзь раней. Пошук новых энергаэфектыўных спосабаў маніпулявання дадзенымі і адпаведных матэрыялаў з'яўляецца праблемай даследаванняў ва ўсім свеце.
Ключом да поспеху каманд Trinity была іх здольнасць дасягнуць звышхуткага пераключэння без магнітнага поля. Традыцыйнае пераключэнне магніта выкарыстоўвае іншы магніт, што мае свае выдаткі як з пункту гледжання энергіі, так і часу. У MRG пераключэнне дасягалася з дапамогай цеплавога імпульсу, выкарыстоўваючы ўнікальнае ўзаемадзеянне матэрыялу са святлом.
Даследчыкі Трыніці Жан Бесбас і Карстэн Родэ абмяркоўваюць адзін з напрамкаў даследавання:
«Магнітны матэрыялМагнітныя элементы па сваёй сутнасці маюць памяць, якую можна выкарыстоўваць для логікі. Да гэтага часу пераключэнне з аднаго магнітнага стану «лагічнага 0» у іншы «лагічная 1» было занадта энергаёмістым і занадта павольным. Нашы даследаванні накіраваны на хуткасць, паказваючы, што мы можам пераключыць MRG з аднаго стану ў іншы за 0,1 пікасекунду і, што вельмі важна, другое пераключэнне можа адбыцца ўсяго праз 10 пікасекунд, што адпавядае рабочай частаце ~ 100 гігагерц — хутчэй, чым што-небудзь назіралася раней.
«Гэта адкрыццё падкрэслівае асаблівую здольнасць нашага MRG эфектыўна злучаць святло і спін, каб мы маглі кантраляваць магнетызм з дапамогай святла і святло з дапамогай магнетызму ў дагэтуль недасягальныя часовыя рамкі».
Каментуючы працу сваёй каманды, прафесар Майкл Коі з Фізічнай школы Трыніці і CRANN сказаў: «У 2014 годзе, калі мы з маёй камандай упершыню абвясцілі, што стварылі цалкам новы сплаў марганцу, рутэнія і галію, вядомы як MRG, мы ніколі не падазравалі, што гэты матэрыял валодае такім выдатным магнітааптычным патэнцыялам».
«Гэтая дэманстрацыя прывядзе да распрацоўкі новых канцэпцый прылад, заснаваных на святле і магнетызме, якія маглі б значна павялічыць хуткасць і энергаэфектыўнасць, магчыма, у рэшце рэшт рэалізуючы адзіную універсальную прыладу з камбінаванай функцыянальнасцю памяці і логікі. Гэта велізарная задача, але мы паказалі матэрыял, які можа зрабіць гэта магчымым. Мы спадзяемся забяспечыць фінансаванне і супрацоўніцтва з прамысловасцю для працягу нашай працы».
Час публікацыі: 05 мая 2021 г.