Οι ερευνητές στο Crann (το Κέντρο Έρευνας για τις Προσαρμοστικές Νανδομάτες και νανοσυμπιεστές) και η Σχολή Φυσικής στο Trinity College Δουβλίνο, ανακοίνωσε σήμερα ότι έναμαγνητικό υλικόΗ αναπτυγμένη στο κέντρο καταδεικνύει την ταχύτερη μαγνητική εναλλαγή που έχει καταγραφεί ποτέ.
Η ομάδα χρησιμοποίησε τα συστήματα λέιζερ Femtosecond στο Εργαστήριο Ερευνών Φωτονικών στο Crann για να αλλάξει και στη συνέχεια να επαναπροσδιορίσει τον μαγνητικό προσανατολισμό του υλικού τους σε τρισεκατομμύρια ενός δευτερολέπτου, έξι φορές γρηγορότερα από το προηγούμενο ρεκόρ και εκατό φορές ταχύτερα από την ταχύτητα του ρολογιού ενός προσωπικού υπολογιστή.
Αυτή η ανακάλυψη καταδεικνύει το δυναμικό του υλικού για μια νέα γενιά ενεργειακά αποδοτικών υπολογιστών και συστημάτων αποθήκευσης δεδομένων.
Οι ερευνητές πέτυχαν τις πρωτοφανείς ταχύτητες μεταγωγής τους σε ένα κράμα που ονομάζεται MRG, που πρώτα συντίθεται από την ομάδα το 2014 από το μαγγάνιο, το ρουθήνιο και το γαλλικό. Στο πείραμα, η ομάδα έπληξε λεπτές ταινίες MRG με εκρήξεις κόκκινου φωτός λέιζερ, παρέχοντας megawatts ισχύος σε λιγότερο από ένα δισεκατομμύριο του δευτερολέπτου.
Η μεταφορά θερμότητας μετατρέπει τον μαγνητικό προσανατολισμό του MRG. Παίρνει ένα αδιανόητα γρήγορο δέκατο ενός πικοσυκέρας για να επιτύχει αυτή την πρώτη αλλαγή (1 ps = ένα τρισεκατομμύριο δευτερόλεπτα). Όμως, το πιο σημαντικό, η ομάδα ανακάλυψε ότι θα μπορούσαν να αλλάξουν ξανά τον προσανατολισμό 10 τρισεκατομμύρια του δευτερολέπτου αργότερα. Αυτή είναι η ταχύτερη επαναφορά του προσανατολισμού ενός μαγνήτη που παρατηρήθηκε ποτέ.
Τα αποτελέσματά τους δημοσιεύονται αυτή την εβδομάδα στο κορυφαίο περιοδικό Physics, Letters Physical Review.
Η ανακάλυψη θα μπορούσε να ανοίξει νέους δρόμους για καινοτόμες υπολογιστικές και τεχνολογίες πληροφοριών, δεδομένης της σημασίας τουμαγνητικό υλικόS σε αυτόν τον κλάδο. Κρυμμένο σε πολλές από τις ηλεκτρονικές μας συσκευές, καθώς και στα κέντρα δεδομένων μεγάλης κλίμακας στο επίκεντρο του Διαδικτύου, τα 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 των δεδομένων και των υλικών που ταιριάζουν, είναι μια παγκόσμια ανησυχία έρευνας.
Το κλειδί για την επιτυχία των ομάδων Trinity ήταν η ικανότητά τους να επιτύχουν την εξαιρετικά γρήγορη αλλαγή χωρίς κανένα μαγνητικό πεδίο. Η παραδοσιακή αλλαγή ενός μαγνήτη χρησιμοποιεί έναν άλλο μαγνήτη, ο οποίος έρχεται με κόστος τόσο από την ενέργεια όσο και από το χρόνο. Με το MRG η μεταγωγή επιτεύχθηκε με παλμό θερμότητας, χρησιμοποιώντας τη μοναδική αλληλεπίδραση του υλικού με το φως.
Οι ερευνητές Trinity Jean Besbas και Karsten Rode συζητούν μια λεωφόρο της έρευνας:
«Μαγνητικό υλικόS Έχουν εγγενώς μνήμη που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για λογική. Μέχρι στιγμής, η μετάβαση από μια μαγνητική κατάσταση «λογική 0», σε ένα άλλο «λογικό 1», ήταν πολύ πεινασμένη ενέργεια και είναι πολύ αργή. Η έρευνά μας ασχολείται με την ταχύτητα δείχνοντας ότι μπορούμε να αλλάξουμε το MRG από το ένα κράτος σε άλλο σε 0,1 πικοσκέδες και σημαντικά ότι ένας δεύτερος διακόπτης μπορεί να ακολουθήσει μόνο 10 πικοσκέδες αργότερα, που αντιστοιχεί σε λειτουργική συχνότητα ~ 100 gigahertz -faster από οτιδήποτε παρατηρήθηκε προηγουμένως.
"Η ανακάλυψη υπογραμμίζει την ειδική ικανότητα του MRG να συνδυάζει αποτελεσματικά το φως και να περιστρέψει έτσι ώστε να μπορούμε να ελέγξουμε τον μαγνητισμό με το φως και το φως με μαγνητισμό σε μέχρι τώρα ανεπιφύλακτα χρονοδιαγράμματα".
Σχολιάζοντας το έργο της ομάδας του, ο καθηγητής Michael Coey, η Σχολή Φυσικής και Crann της Trinity, δήλωσε: "Το 2014, όταν η ομάδα μου και εγώ ανακοινώσαμε για πρώτη φορά ότι δημιουργήσαμε ένα εντελώς νέο κράμα μαγγανίου, ρουθηνίου και γαλλίου, γνωστό ως MRG, ποτέ υποψιαζόμασταν ότι το υλικό είχε αυτό το αξιοσημείωτο μαγνητιστικό δυναμικό.
"Αυτή η επίδειξη θα οδηγήσει σε νέες έννοιες συσκευών με βάση το φως και τον μαγνητισμό που θα μπορούσαν να επωφεληθούν από την πολύ αυξημένη ταχύτητα και την ενεργειακή απόδοση, ίσως τελικά συνειδητοποιώντας μια ενιαία παγκόσμια συσκευή με συνδυασμένη λειτουργικότητα μνήμης και λογικής. Είναι μια τεράστια πρόκληση, αλλά έχουμε δείξει ένα υλικό που μπορεί να το κάνει δυνατό. Ελπίζουμε να εξασφαλίσουμε τη χρηματοδότηση και τη συνεργασία της βιομηχανίας για να συνεχίσουμε το έργο μας. "
Χρόνος δημοσίευσης: Μάιος-05-2021