Изследователи от CRANN (Центърът за изследване на адаптивни наноструктури и наноустройства) и Физическия факултет в Тринити Колидж Дъблин обявиха днес, че...магнитен материалразработеното в Центъра демонстрира най-бързото магнитно превключване, регистрирано някога.
Екипът използва фемтосекундни лазерни системи в Лабораторията за фотонни изследвания в CRANN, за да превключва и след това да превключва отново магнитната ориентация на своя материал за трилиони от секундата, шест пъти по-бързо от предишния рекорд и сто пъти по-бързо от тактовата честота на персонален компютър.
Това откритие демонстрира потенциала на материала за ново поколение енергийно ефективни ултрабързи компютри и системи за съхранение на данни.
Изследователите постигнаха безпрецедентните си скорости на превключване в сплав, наречена MRG, синтезирана за първи път от групата през 2014 г. от манган, рутений и галий. В експеримента екипът облъчи тънки слоеве от MRG с изблици на червена лазерна светлина, доставяйки мегавати мощност за по-малко от една милиардна част от секундата.
Преносът на топлина променя магнитната ориентация на MRG. Необходими са невъобразимо бързи десети от пикосекунда, за да се постигне тази първа промяна (1 ps = една трилионна част от секундата). Но по-важното е, че екипът е открил, че може да върне ориентацията обратно 10 трилионни части от секундата по-късно. Това е най-бързото превключване на ориентацията на магнит, наблюдавано някога.
Резултатите им са публикувани тази седмица във водещото списание по физика, Physical Review Letters.
Откритието би могло да отвори нови пътища за иновативни изчислителни и информационни технологии, предвид важността на...магнитен материалв тази индустрия. Скрити в много от нашите електронни устройства, както и в големите центрове за данни в сърцето на интернет, магнитните материали четат и съхраняват данните. Настоящата информационна експлозия генерира повече данни и консумира повече енергия от всякога. Намирането на нови енергийно ефективни начини за манипулиране на данни и съответстващи материали е световна изследователска грижа.
Ключът към успеха на екипите от Trinity беше способността им да постигнат ултрабързо превключване без никакво магнитно поле. Традиционното превключване на магнит използва друг магнит, което е свързано с разходи както по отношение на енергия, така и на време. С MRG превключването се постигаше с топлинен импулс, използвайки уникалното взаимодействие на материала със светлината.
Изследователите от Тринити, Жан Бесбас и Карстен Роде, обсъждат един от начините на изследване:
„Магнитен материалПо своята същност те имат памет, която може да се използва за логика. Досега превключването от едно магнитно състояние „логическа 0“ към друго „логическа 1“ е било твърде енергоемко и твърде бавно. Нашето изследване се занимава със скоростта, като показва, че можем да превключим MRG от едно състояние в друго за 0,1 пикосекунди и, което е от решаващо значение, второ превключване може да последва само 10 пикосекунди по-късно, което съответства на работна честота от ~100 гигахерца – по-бързо от всичко наблюдавано преди.
„Откритието подчертава специалната способност на нашия MRG ефективно да свързва светлината и въртенето, така че да можем да контролираме магнетизма със светлина и светлината с магнетизма в досега непостижими времеви мащаби.“
Коментирайки работата на своя екип, професор Майкъл Коуи от Физическия факултет на Тринити и CRANN каза: „През 2014 г., когато аз и моят екип за първи път обявихме, че сме създали напълно нова сплав от манган, рутений и галий, известна като MRG, никога не сме подозирали, че материалът има този забележителен магнитооптичен потенциал.“
„Тази демонстрация ще доведе до нови концепции за устройства, базирани на светлина и магнетизъм, които биха могли да се възползват от значително увеличена скорост и енергийна ефективност, може би в крайна сметка реализирайки едно универсално устройство с комбинирана памет и логическа функционалност. Това е огромно предизвикателство, но ние показахме материал, който може да го направи възможно. Надяваме се да осигурим финансиране и сътрудничество с индустрията, за да продължим работата си.“
Време на публикуване: 05 май 2021 г.