Istraživači CRANN-a (Centra za istraživanje adaptivnih nanostruktura i nanouređaja) i Fakulteta fizike na Trinity Collegeu u Dublinu danas su objavili da je...magnetni materijalrazvijen u Centru pokazuje najbrže magnetsko prebacivanje ikada zabilježeno.
Tim je koristio femtosekundne laserske sisteme u Laboratoriji za istraživanje fotonike u CRANN-u kako bi prebacili, a zatim ponovo prebacili magnetnu orijentaciju svog materijala u trilionitim dijelovima sekunde, šest puta brže od prethodnog rekorda i sto puta brže od brzine takta personalnog računara.
Ovo otkriće pokazuje potencijal materijala za novu generaciju energetski efikasnih ultrabrzih računara i sistema za pohranu podataka.
Istraživači su postigli svoje neviđene brzine prebacivanja u leguri pod nazivom MRG, koju je grupa prvi put sintetizirala 2014. godine od mangana, rutenija i galija. U eksperimentu, tim je pogodio tanke filmove MRG-a bljeskovima crvene laserske svjetlosti, isporučujući megavate snage za manje od milijarditog dijela sekunde.
Prijenos topline mijenja magnetsku orijentaciju MRG-a. Za postizanje ove prve promjene potrebna je nezamislivo brza desetinka pikosekunde (1 ps = jedan trilionti dio sekunde). Ali, što je još važnije, tim je otkrio da mogu ponovo promijeniti orijentaciju 10 triliontih dijelova sekunde kasnije. Ovo je najbrže ikada opaženo ponovno prebacivanje orijentacije magneta.
Njihovi rezultati su objavljeni ove sedmice u vodećem časopisu za fiziku, Physical Review Letters.
Ovo otkriće bi moglo otvoriti nove puteve za inovativno računarstvo i informacionu tehnologiju, s obzirom na važnostmagnetni materijalu ovoj industriji. Skriveni u mnogim našim elektronskim uređajima, kao i u velikim podatkovnim centrima u srcu interneta, magnetni materijali čitaju i pohranjuju podatke. Trenutna informacijska eksplozija generira više podataka i troši više energije nego ikad prije. Pronalaženje novih energetski efikasnih načina manipuliranja podacima i odgovarajućih materijala je svjetska istraživačka preokupacija.
Ključ uspjeha Trinity timova bila je njihova sposobnost postizanja ultrabrzog prebacivanja bez ikakvog magnetskog polja. Tradicionalno prebacivanje magneta koristi drugi magnet, što dolazi s troškovima i u smislu energije i vremena. S MRG-om prebacivanje je postignuto toplinskim impulsom, koristeći jedinstvenu interakciju materijala sa svjetlošću.
Istraživači Trinityja, Jean Besbas i Karsten Rode, raspravljaju o jednom od pravaca istraživanja:
"Magnetni materijalMaterini inherentno imaju memoriju koja se može koristiti za logiku. Do sada je prebacivanje iz jednog magnetskog stanja 'logička 0' u drugo 'logička 1' bilo previše energetski zahtjevno i previše sporo. Naše istraživanje se bavi brzinom pokazujući da možemo prebaciti MRG iz jednog stanja u drugo za 0,1 pikosekundu i, što je ključno, da drugo prebacivanje može uslijediti samo 10 pikosekundi kasnije, što odgovara operativnoj frekvenciji od ~100 gigaherca - brže od svega što je ranije uočeno.
„Ovo otkriće naglašava posebnu sposobnost našeg MRG-a da efikasno spaja svjetlost i spin tako da možemo kontrolisati magnetizam svjetlošću i svjetlost magnetizmom u do sada nedostižnim vremenskim skalama.“
Komentarišući rad svog tima, profesor Michael Coey sa Trinityjevog fakulteta za fiziku i CRANN-a, rekao je: „Kada smo 2014. godine moj tim i ja prvi put objavili da smo stvorili potpuno novu leguru mangana, rutenija i galija, poznatu kao MRG, nikada nismo sumnjali da materijal ima ovaj izuzetan magnetooptički potencijal.“
„Ova demonstracija će dovesti do novih koncepata uređaja zasnovanih na svjetlosti i magnetizmu koji bi mogli imati koristi od znatno povećane brzine i energetske efikasnosti, možda na kraju ostvarivši jedan univerzalni uređaj sa kombinovanom memorijom i logičkom funkcionalnošću. To je ogroman izazov, ali smo pokazali materijal koji bi to mogao omogućiti. Nadamo se da ćemo osigurati finansiranje i saradnju s industrijom kako bismo nastavili naš rad.“
Vrijeme objave: 05.05.2021.