Forskere ved CRANN (Center for Research on Adaptive Nanostructures and Nanodevices) og School of Physics ved Trinity College Dublin meddelte i dag, at enmagnetisk materialeudviklet på centret demonstrerer den hurtigste magnetiske kobling, der nogensinde er registreret.
Holdet brugte femtosekund-lasersystemer i Photonics Research Laboratory på CRANN til at skifte og derefter omskifte den magnetiske orientering af deres materiale i billioner af et sekund, seks gange hurtigere end den tidligere rekord og hundrede gange hurtigere end urhastigheden på en personlig computer.
Denne opdagelse demonstrerer materialets potentiale for en ny generation af energieffektive ultrahurtige computere og datalagringssystemer.
Forskerne opnåede deres hidtil usete skiftehastigheder i en legering kaldet MRG, først syntetiseret af gruppen i 2014 fra mangan, ruthenium og gallium.I eksperimentet ramte holdet tynde film af MRG med udbrud af rødt laserlys, der leverede megawatt strøm på mindre end en milliardtedel af et sekund.
Varmeoverførslen skifter den magnetiske orientering af MRG.Det tager en ufattelig hurtig tiendedel af et picosekund at opnå denne første ændring (1 ps = en trilliontedel af et sekund).Men endnu vigtigere opdagede holdet, at de kunne skifte orienteringen tilbage igen 10 billiontedele af et sekund senere.Dette er den hurtigste omskiftning af en magnets orientering, der nogensinde er observeret.
Deres resultater er offentliggjort i denne uge i det førende fysiktidsskrift, Physical Review Letters.
Opdagelsen kan åbne nye veje for innovativ computer- og informationsteknologi, givet 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 opbevarer magnetiske materialer dataene.Den aktuelle informationseksplosion genererer flere data og bruger mere energi end nogensinde før.At finde nye energieffektive måder at manipulere data og materialer til at matche er en verdensomspændende forskningsoptagethed.
Nøglen til Trinity-holdenes succes var deres evne til at opnå det ultrahurtige skift uden noget magnetisk felt.Traditionel skift af en magnet bruger en anden magnet, som koster både energi og tid.Med MRG blev koblingen opnået med en varmepuls, der gør brug af materialets unikke interaktion med lys.
Trinity-forskerne Jean Besbas og Karsten Rode diskuterer en vej til forskningen:
“Magnetisk materiales i sagens natur har hukommelse, der kan bruges til logik.Hidtil har det været for energikrævende og for langsomt at skifte fra en magnetisk tilstand 'logisk 0' til en anden 'logisk 1'.Vores forskning adresserer hastighed ved at vise, at vi kan skifte MRG fra en tilstand til en anden på 0,1 picosekunder og afgørende, at en anden switch kun kan følge 10 picosekunder senere, svarende til en operationel frekvens på ~ 100 gigahertz - hurtigere end noget tidligere observeret.
"Opdagelsen fremhæver vores MRG's særlige evne til effektivt at koble lys og spin, så vi kan kontrollere magnetisme med lys og lys med magnetisme på hidtil uopnåelige tidsskalaer."
I en kommentar til sit teams arbejde sagde professor Michael Coey, Trinity's School of Physics og CRANN, "I 2014, da mit team og jeg første gang annoncerede, at vi havde skabt en helt ny legering af mangan, ruthenium og gallium, kendt som MRG, havde vi aldrig mistænkte, at materialet havde dette bemærkelsesværdige magneto-optiske potentiale.
"Denne demonstration vil føre til nye enhedskoncepter baseret på lys og magnetisme, der kan drage fordel af stærkt øget hastighed og energieffektivitet, måske i sidste ende realisere en enkelt universel enhed med kombineret hukommelse og logik funktionalitet.Det er en kæmpe udfordring, men vi har vist et materiale, som måske gør det muligt.Vi håber at sikre finansiering og industrisamarbejde for at fortsætte vores arbejde.”
Posttid: maj-05-2021