Forskere ved Crann (Center for Research on Adaptive Nanostructures and Nanodevices) og School of Physics på Trinity College Dublin annoncerede i dag, at enMagnetisk materialeUdviklet i midten demonstrerer den hurtigste magnetiske switching, der nogensinde er registreret.
Holdet brugte femtosecond-lasersystemer i Photonics Research Laboratory på Crann til at skifte og derefter skifte magnetisk orientering af deres materiale i billioner af et sekund, seks gange hurtigere end den forrige rekord og hundrede gange hurtigere end urets hastighed på en personlig computer.
Denne opdagelse demonstrerer materialets potentiale for en ny generation af energieffektive ultrahurtige computere og datalagringssystemer.
Forskerne opnåede deres hidtil uset skifthastighed i en legering kaldet MRG, først syntetiseret af gruppen i 2014 fra mangan, ruthenium og gallium. I eksperimentet ramte teamet tynde film af MRG med bursts af rødt laserlys og leverede megawatt magt på mindre end en milliarddel af et sekund.
Varmeoverførslen skifter magnetisk orientering af MRG. Det tager en ufattelig hurtig tiendedel af et picosekund for at opnå denne første ændring (1 ps = en billion på et sekund). Men, endnu vigtigere, opdagede teamet, at de kunne skifte orientering tilbage igen 10 billioner af et sekund senere. Dette er den hurtigste genskiftning af en magnets orientering, der nogensinde er observeret.
Deres resultater offentliggøres denne uge i den førende fysikbane, fysiske gennemgangsbreve.
Opdagelsen kunne åbne nye muligheder for innovativ computing og informationsteknologi i betragtning af vigtigheden afMagnetisk materiales i denne branche. Skjult i mange af vores elektroniske enheder såvel som i de store datacentre i hjertet af Internettet, læser og gemmer magnetiske materialer dataene. Den aktuelle informationseksplosion genererer flere data og bruger mere energi end nogensinde før. At finde nye energieffektive måder at manipulere data på og materialer til at matche, er en verdensomspændende forskning.
Nøglen til Trinity -teamets succes var deres evne til at opnå den ultrahastiske skift uden noget magnetfelt. Traditionel skifte af en magnet bruger en anden magnet, der koster for prisen for både energi og tid. Med MRG blev skiftet opnået med en varmepuls, hvilket gjorde brugen af materialets unikke interaktion med lys.
Trinity -forskere Jean Besbas og Karsten Rode diskuterede en avenue af forskningen:
"Magnetisk materialeS har iboende hukommelse, der kan bruges til logik. Indtil videre har skift fra en magnetisk tilstand 'logisk 0' til en anden 'logisk 1' været for energi-sulten og for langsom. Vores forskning adresserer hastigheden ved at vise, at vi kan skifte MRG fra en tilstand til en anden i 0,1 picosekunder og afgørende, at en anden switch kun kan følge 10 picoseconds senere, svarende til en operationel frekvens på ~ 100 gigahertz - hurtigere end noget, der blev observeret før.
"Opdagelsen fremhæver vores MRGs særlige evne til effektivt at parre lys og spin, så vi kan kontrollere magnetisme med lys og lys med magnetisme på hidtil uovervindelige tidsskalaer."
Ved at kommentere sit teams arbejde sagde professor Michael Coey, Trinity's School of Physics and Crann, ”I 2014, da mit team og jeg først meddelte, at vi havde skabt et helt nyt legering af mangan, Ruthenium og Gallium, kendt som MRG, mistænkte vi aldrig materialet havde dette bemærkelsesværdige magneto-optiske potentiale.
”Denne demonstration vil føre til nye enhedskoncepter baseret på lys og magnetisme, der kan drage fordel af kraftigt øget hastighed og energieffektivitet, måske i sidste ende realiserer en enkelt universel enhed med kombineret hukommelse og logisk funktionalitet. Det er en enorm udfordring, men vi har vist et materiale, der kan gøre det muligt. Vi håber at sikre finansiering og industrisamarbejde for at forfølge vores arbejde. ”
Posttid: Maj-05-2021