Investigadors del CRANN (Centre de Recerca sobre Nanoestructures i Nanodispositius Adaptatius) i de l'Escola de Física del Trinity College de Dublín han anunciat avui que...material magnèticdesenvolupat al Centre demostra la commutació magnètica més ràpida mai registrada.
L'equip va utilitzar sistemes làser de femtosegons al Laboratori de Recerca Fotònica del CRANN per canviar i tornar a canviar l'orientació magnètica del seu material en bilionsèsimes de segon, sis vegades més ràpid que el rècord anterior i cent vegades més ràpid que la velocitat de rellotge d'un ordinador personal.
Aquest descobriment demostra el potencial del material per a una nova generació d'ordinadors i sistemes d'emmagatzematge de dades ultraràpids i eficients energèticament.
Els investigadors van aconseguir velocitats de commutació sense precedents en un aliatge anomenat MRG, sintetitzat per primera vegada pel grup el 2014 a partir de manganès, ruteni i gal·li. En l'experiment, l'equip va impactar pel·lícules primes de MRG amb ràfegues de llum làser vermella, proporcionant megawatts de potència en menys d'una mil·lionèsima de segon.
La transferència de calor canvia l'orientació magnètica de l'MRG. Es necessita una dècima de picosegon inimaginablement ràpida per aconseguir aquest primer canvi (1 ps = una bilionèsima de segon). Però, el que és més important, l'equip va descobrir que podien tornar a canviar l'orientació 10 bilionèsimas de segon més tard. Aquest és el canvi de l'orientació d'un imant més ràpid mai observat.
Els seus resultats es publiquen aquesta setmana a la revista de física líder, Physical Review Letters.
El descobriment podria obrir noves vies per a la informàtica i les tecnologies de la informació innovadores, atesa la importància dematerial magnètics en aquesta indústria. Amagats en molts dels nostres dispositius electrònics, així com en els grans centres de dades al cor d'Internet, els materials magnètics llegeixen i emmagatzemen les dades. L'explosió actual de la informació genera més dades i consumeix més energia que mai. Trobar noves maneres eficients energèticament de manipular dades, i materials que s'hi adaptin, és una preocupació de recerca mundial.
La clau de l'èxit dels equips de Trinity va ser la seva capacitat d'aconseguir la commutació ultraràpida sense cap camp magnètic. La commutació tradicional d'un imant utilitza un altre imant, cosa que té un cost tant en termes d'energia com de temps. Amb MRG la commutació es va aconseguir amb un pols de calor, aprofitant la interacció única del material amb la llum.
Els investigadors de Trinity, Jean Besbas i Karsten Rode, expliquen una de les vies de la recerca:
"material magnèticEls s tenen inherentment memòria que es pot utilitzar per a la lògica. Fins ara, canviar d'un estat magnètic "0 lògic" a un altre "1 lògic" ha estat massa lent i consumeix massa energia. La nostra investigació aborda la velocitat demostrant que podem canviar MRG d'un estat a un altre en 0,1 picosegons i, crucialment, que un segon canvi pot seguir només 10 picosegons després, cosa que correspon a una freqüència operativa d'uns 100 gigahertzs, més ràpid que qualsevol cosa observada abans.
"El descobriment destaca la capacitat especial del nostre MRG per acoplar eficaçment la llum i l'espín, de manera que puguem controlar el magnetisme amb la llum i la llum amb el magnetisme en escales de temps fins ara inassolibles."
En comentar la feina del seu equip, el professor Michael Coey, de l'Escola de Física de Trinity i del CRANN, va dir: "El 2014, quan el meu equip i jo vam anunciar per primera vegada que havíem creat un aliatge completament nou de manganès, ruteni i gal·li, conegut com a MRG, mai vam sospitar que el material tingués aquest notable potencial magnetoòptic.
«Aquesta demostració conduirà a nous conceptes de dispositius basats en la llum i el magnetisme que podrien beneficiar-se d'un augment considerable de la velocitat i l'eficiència energètica, potser finalment aconseguir un únic dispositiu universal amb funcionalitat combinada de memòria i lògica. És un repte enorme, però hem mostrat un material que ho pot fer possible. Esperem aconseguir finançament i col·laboració de la indústria per continuar la nostra feina.»
Data de publicació: 05 de maig de 2021