Ερευνητές στο CRANN (The Center for Research on Adaptive Nanostructures and Nanodevices) και στο School of Physics στο Trinity College του Δουβλίνου, ανακοίνωσαν σήμερα ότι έναμαγνητικό υλικόπου αναπτύχθηκε στο Κέντρο επιδεικνύει την ταχύτερη μαγνητική μεταγωγή που έχει καταγραφεί ποτέ.
Η ομάδα χρησιμοποίησε συστήματα λέιζερ femtosecond στο Photonics Research Laboratory στο CRANN για να αλλάξουν και στη συνέχεια να αλλάξουν ξανά τον μαγνητικό προσανατολισμό του υλικού τους σε τρισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου, έξι φορές ταχύτερα από το προηγούμενο ρεκόρ και εκατό φορές πιο γρήγορα από την ταχύτητα του ρολογιού του έναν προσωπικό υπολογιστή.
Αυτή η ανακάλυψη καταδεικνύει τις δυνατότητες του υλικού για μια νέα γενιά ενεργειακά αποδοτικών εξαιρετικά γρήγορων υπολογιστών και συστημάτων αποθήκευσης δεδομένων.
Οι ερευνητές πέτυχαν τις άνευ προηγουμένου ταχύτητες μεταγωγής σε ένα κράμα που ονομάζεται MRG, το οποίο συντέθηκε για πρώτη φορά από την ομάδα το 2014 από μαγγάνιο, ρουθήνιο και γάλλιο.Στο πείραμα, η ομάδα χτύπησε λεπτές μεμβράνες MRG με εκρήξεις κόκκινου φωτός λέιζερ, παρέχοντας μεγαβάτ ισχύος σε λιγότερο από το ένα δισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου.
Η μεταφορά θερμότητας αλλάζει τον μαγνητικό προσανατολισμό του MRG.Χρειάζεται ένα αφάνταστα γρήγορο δέκατο του picosecond για να επιτευχθεί αυτή η πρώτη αλλαγή (1 ps = ένα τρισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου).Αλλά, το πιο σημαντικό, η ομάδα ανακάλυψε ότι θα μπορούσαν να αλλάξουν τον προσανατολισμό ξανά 10 τρισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου αργότερα.Αυτή είναι η ταχύτερη αλλαγή του προσανατολισμού ενός μαγνήτη που έχει παρατηρηθεί ποτέ.
Τα αποτελέσματά τους δημοσιεύονται αυτή την εβδομάδα στο κορυφαίο περιοδικό φυσικής, Physical Review Letters.
Η ανακάλυψη θα μπορούσε να ανοίξει νέους δρόμους για καινοτόμους υπολογιστές και τεχνολογία πληροφοριών, δεδομένης της σημασίας τουμαγνητικό υλικόσε αυτόν τον κλάδο.Κρυμμένα σε πολλές από τις ηλεκτρονικές συσκευές μας, καθώς και στα κέντρα δεδομένων μεγάλης κλίμακας στην καρδιά του Διαδικτύου, μαγνητικά υλικά διαβάζουν και αποθηκεύουν τα δεδομένα.Η τρέχουσα έκρηξη πληροφοριών παράγει περισσότερα δεδομένα και καταναλώνει περισσότερη ενέργεια από ποτέ.Η εύρεση νέων ενεργειακά αποδοτικών τρόπων χειρισμού δεδομένων και αντιστοίχισης υλικών είναι μια παγκόσμια ερευνητική ενασχόληση.
Το κλειδί για την επιτυχία των ομάδων Trinity ήταν η ικανότητά τους να επιτύχουν την εξαιρετικά γρήγορη εναλλαγή χωρίς μαγνητικό πεδίο.Η παραδοσιακή εναλλαγή ενός μαγνήτη χρησιμοποιεί έναν άλλο μαγνήτη, ο οποίος έχει κόστος τόσο από άποψη ενέργειας όσο και χρόνου.Με το MRG η εναλλαγή επιτεύχθηκε με παλμό θερμότητας, κάνοντας χρήση της μοναδικής αλληλεπίδρασης του υλικού με το φως.
Οι ερευνητές του Trinity Jean Besbas και Karsten Rode συζητούν μια λεωφόρο της έρευνας:
"Μαγνητικό υλικόs έχουν εγγενώς μνήμη που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη λογική.Μέχρι στιγμής, η μετάβαση από μια μαγνητική κατάσταση «λογικό 0» σε μια άλλη «λογική 1», ήταν πολύ απαιτητική για ενέργεια και πολύ αργή.Η έρευνά μας ασχολείται με την ταχύτητα δείχνοντας ότι μπορούμε να αλλάξουμε το MRG από μια κατάσταση σε μια άλλη σε 0,1 picoseconds και πολύ σημαντικό ότι ένας δεύτερος διακόπτης μπορεί να ακολουθήσει μόνο 10 picosecond αργότερα, που αντιστοιχεί σε μια λειτουργική συχνότητα ~ 100 gigahertz—γρηγορότερη από οτιδήποτε είχε παρατηρηθεί πριν.
«Η ανακάλυψη υπογραμμίζει την ειδική ικανότητα του MRG μας να συνδέει αποτελεσματικά το φως και να περιστρέφεται, έτσι ώστε να μπορούμε να ελέγχουμε τον μαγνητισμό με το φως και το φως με τον μαγνητισμό σε χρονοδιαγράμματα που δεν ήταν εφικτά μέχρι στιγμής».
Σχολιάζοντας το έργο της ομάδας του, ο καθηγητής Michael Coey, Trinity's School of Physics and CRANN, είπε: «Το 2014, όταν η ομάδα μου και εγώ ανακοινώσαμε για πρώτη φορά ότι είχαμε δημιουργήσει ένα εντελώς νέο κράμα μαγγανίου, ρουθηνίου και γαλλίου, γνωστό ως MRG, ποτέ δεν υποψιαζόταν ότι το υλικό είχε αυτό το αξιοσημείωτο μαγνητο-οπτικό δυναμικό.
«Αυτή η επίδειξη θα οδηγήσει σε νέες ιδέες συσκευών που βασίζονται στο φως και τον μαγνητισμό που θα μπορούσαν να επωφεληθούν από πολύ αυξημένη ταχύτητα και ενεργειακή απόδοση, ίσως τελικά να υλοποιηθεί μια ενιαία καθολική συσκευή με συνδυασμένη λειτουργία μνήμης και λογικής.Είναι μια τεράστια πρόκληση, αλλά έχουμε δείξει ένα υλικό που μπορεί να το κάνει δυνατό.Ελπίζουμε να εξασφαλίσουμε χρηματοδότηση και συνεργασία στον κλάδο για να συνεχίσουμε το έργο μας».
Ώρα δημοσίευσης: Μάιος-05-2021