Los investigadores de CRANN (Centro de Investigación sobre Nanoestructuras y Nanodispositivos Adaptativos) y la Escuela de Física del Trinity College de Dublín anunciaron hoy que unmaterial magnéticoDesarrollado en el Centro demuestra la conmutación magnética más rápida jamás registrada.
El equipo utilizó sistemas láser de femtosegundos en el Laboratorio de Investigación Fotónica del CRANN para cambiar y luego volver a cambiar la orientación magnética de su material en billonésimas de segundo, seis veces más rápido que el récord anterior y cien veces más rápido que la velocidad del reloj de una computadora personal.
Este descubrimiento demuestra el potencial del material para una nueva generación de computadoras ultrarrápidas y sistemas de almacenamiento de datos energéticamente eficientes.
Los investigadores lograron velocidades de conmutación sin precedentes en una aleación llamada MRG, sintetizada por primera vez por el grupo en 2014 a partir de manganeso, rutenio y galio. En el experimento, el equipo impactó películas delgadas de MRG con ráfagas de luz láser roja, generando megavatios de potencia en menos de una milmillonésima de segundo.
La transferencia de calor cambia la orientación magnética del MRG. Este primer cambio se produce en una décima de picosegundo increíblemente rápida (1 ps = una billonésima de segundo). Pero, aún más importante, el equipo descubrió que podían revertir la orientación 10 billonésimas de segundo después. Este es el cambio de orientación de un imán más rápido jamás observado.
Sus resultados se publican esta semana en la principal revista de física, Physical Review Letters.
El descubrimiento podría abrir nuevas vías para la informática innovadora y la tecnología de la información, dada la importancia dematerial magnéticoEn esta industria. Ocultos en muchos de nuestros dispositivos electrónicos, así como en los grandes centros de datos en el corazón de internet, los materiales magnéticos leen y almacenan los datos. La actual explosión de información genera más datos y consume más energía que nunca. Encontrar nuevas formas energéticamente eficientes de manipular datos, y materiales compatibles, es una preocupación mundial de la investigación.
La clave del éxito de los equipos de Trinity fue su capacidad para lograr la conmutación ultrarrápida sin campo magnético. La conmutación tradicional de un imán utiliza otro imán, lo que implica un coste energético y de tiempo. Con MRG, la conmutación se logró mediante un pulso de calor, aprovechando la interacción única del material con la luz.
Los investigadores de Trinity, Jean Besbas y Karsten Rode, analizan una línea de investigación:
“Material magnéticoLos s poseen memoria inherente que puede usarse para la lógica. Hasta ahora, cambiar de un estado magnético (lógico 0) a otro (lógico 1) ha consumido demasiada energía y ha sido demasiado lento. Nuestra investigación aborda la velocidad al demostrar que podemos cambiar MRG de un estado a otro en 0,1 picosegundos y, crucialmente, que un segundo cambio puede ocurrir solo 10 picosegundos después, lo que corresponde a una frecuencia operativa de ~100 gigahercios, más rápida que cualquier otra observada anteriormente.
“El descubrimiento resalta la capacidad especial de nuestro MRG para acoplar eficazmente la luz y el espín, de modo que podamos controlar el magnetismo con la luz y la luz con el magnetismo en escalas de tiempo hasta ahora inalcanzables”.
Al comentar sobre el trabajo de su equipo, el profesor Michael Coey, de la Escuela de Física de Trinity y CRANN, dijo: “En 2014, cuando mi equipo y yo anunciamos por primera vez que habíamos creado una aleación completamente nueva de manganeso, rutenio y galio, conocida como MRG, nunca sospechamos que el material tuviera este notable potencial magnetoóptico.
Esta demostración dará lugar a nuevos conceptos de dispositivos basados en la luz y el magnetismo que podrían beneficiarse de una velocidad y una eficiencia energética considerablemente mayores, y quizás, en última instancia, lograr un único dispositivo universal con funcionalidad combinada de memoria y lógica. Es un gran desafío, pero hemos presentado un material que podría hacerlo posible. Esperamos conseguir financiación y la colaboración de la industria para continuar nuestro trabajo.
Hora de publicación: 05-05-2021