Esploristoj ĉe CRANN (La Centro por Esploro pri Adaptaj Nanostrukturoj kaj Nanoaparatoj), kaj la Lernejo de Fiziko ĉe Trinity College Dublin, hodiaŭ anoncis, kemagneta materialoevoluigita ĉe la Centro montras la plej rapidan magnetan ŝaltadon iam registritan.
La teamo uzis femtosekunajn lasersistemojn en la Fotonika Esplorlaboratorio ĉe CRANN por ŝalti kaj poste re-ŝalti la magnetan orientiĝon de sia materialo en triliononoj de sekundo, ses fojojn pli rapide ol la antaŭa rekordo, kaj cent fojojn pli rapide ol la horloĝrapideco de persona komputilo.
Ĉi tiu malkovro montras la potencialon de la materialo por nova generacio de energiefikaj ultrarapidaj komputiloj kaj datumstokaj sistemoj.
La esploristoj atingis siajn senprecedencajn ŝaltrapidojn en alojo nomata MRG, unue sintezita de la grupo en 2014 el mangano, rutenio kaj galiumo. En la eksperimento, la teamo trafis maldikajn filmojn de MRG per eksplodoj de ruĝa lasera lumo, liverante megavatojn da potenco en malpli ol miliardono de sekundo.
La varmotransigo ŝanĝas la magnetan orientiĝon de MRG. Necesas neimageble rapida dekono de pikosekundo por atingi ĉi tiun unuan ŝanĝon (1 ps = unu trilionono de sekundo). Sed, pli grave, la teamo malkovris, ke ili povus reŝalti la orientiĝon 10 triliononojn de sekundo poste. Ĉi tio estas la plej rapida reŝalto de la orientiĝo de magneto iam ajn observita.
Iliaj rezultoj estas publikigitaj ĉi-semajne en la ĉefa fizika revuo, Physical Review Letters.
La malkovro povus malfermi novajn vojojn por noviga komputado kaj informa teknologio, konsiderante la gravecon demagneta materialos en ĉi tiu industrio. Kaŝitaj en multaj el niaj elektronikaj aparatoj, same kiel en la grandskalaj datumcentroj en la koro de la interreto, magnetaj materialoj legas kaj stokas la datumojn. La nuna informa eksplodo generas pli da datumoj kaj konsumas pli da energio ol iam antaŭe. Trovi novajn energiefikajn manierojn manipuli datumojn, kaj materialojn por kongrui, estas tutmonda esplora okupiteco.
La ŝlosilo al la sukceso de la teamoj de Trinity estis ilia kapablo atingi la ultrarapidan ŝaltadon sen ia ajn magneta kampo. Tradicia ŝaltado de magneto uzas alian magneton, kio kostas kaj energion kaj tempon. Kun MRG la ŝaltado estis atingita per varmopulso, utiligante la unikan interagadon de la materialo kun lumo.
Trinity-esploristoj Jean Besbas kaj Karsten Rode diskutas unu avenuon de la esplorado:
“Magneta materialos esence havas memoron, kiu povas esti uzata por logiko. Ĝis nun, ŝanĝi de unu magneta stato 'logika 0' al alia 'logika 1' estis tro energi-avida kaj tro malrapida. Nia esplorado traktas rapidon montrante, ke ni povas ŝanĝi MRG de unu stato al alia en 0.1 pikosekundoj kaj decide, ke dua ŝanĝo povas sekvi nur 10 pikosekundojn poste, kio respondas al funkcia frekvenco de ~ 100 gigahercoj — pli rapide ol io ajn observita antaŭe.
“La malkovro elstarigas la specialan kapablon de nia MRG efike kunligi lumon kaj spinon, por ke ni povu regi magnetismon per lumo kaj lumon per magnetismo je ĝis nun neatingeblaj temposkaloj.”
Komentante pri la laboro de sia teamo, Profesoro Michael Coey, de la Fizika Fakultato de Trinity kaj CRANN, diris: “En 2014, kiam mia teamo kaj mi unue anoncis, ke ni kreis tute novan alojon de mangano, rutenio kaj galiumo, konatan kiel MRG, ni neniam suspektis, ke la materialo havas ĉi tiun rimarkindan magneto-optikan potencialon.”
“Ĉi tiu demonstraĵo kondukos al novaj aparataj konceptoj bazitaj sur lumo kaj magnetismo, kiuj povus profiti de multe pliigita rapideco kaj energiefikeco, eble finfine realigante unuopan universalan aparaton kun kombinita memoro kaj logika funkcio. Ĝi estas grandega defio, sed ni montris materialon, kiu eble ebligos ĝin. Ni esperas certigi financadon kaj industrian kunlaboron por daŭrigi nian laboron.”
Afiŝtempo: 5-a de majo 2021