Investigadores de Crann (el Centro de Investigación sobre Nanoestructuras Adaptativas y Nanodevices), y la Escuela de Física del Trinity College, anunciaron hoy que Amaterial magnéticoDesarrollado en el centro demuestra la conmutación magnética más rápida jamás registrada.
El equipo usó sistemas láser de femtosegundos en el Laboratorio de Investigación de Photonics en Crann para cambiar y luego volver a contratar la orientación magnética de su material en billones de un segundo, seis veces más rápido que el registro 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 ultra rápidas y sistemas de almacenamiento de datos eficientes en energía.
Los investigadores lograron sus velocidades de cambio sin precedentes en una aleación llamada MRG, sintetizada por primera vez por el grupo en 2014 de manganeso, rutenio y galio. En el experimento, el equipo golpeó películas delgadas de MRG con estallidos de luz láser roja, que ofrece megavatios de poder en menos de mil millones de segundo.
La transferencia de calor cambia la orientación magnética de MRG. Se necesita una décima parte de un picosegundo unimaginablemente rápido para lograr este primer cambio (1 ps = una billonésima parte de un segundo). Pero, lo que es más importante, el equipo descubrió que podían volver a cambiar la orientación 10 billonésimas de un segundo después. Este es el re-conmutación más rápido de la orientación de un imán jamás observada.
Sus resultados se publican esta semana en la revista de física líder, Letters Physical Review.
El descubrimiento podría abrir nuevas vías para la informática innovadora y la tecnología de la información, dada la importancia dematerial magnéticos en esta industria. Oculto en muchos de nuestros dispositivos electrónicos, así como en los centros de datos a gran escala en el corazón de Internet, los materiales magnéticos leen y almacenan los datos. La explosión de información actual genera más datos y consume más energía que nunca. Encontrar nuevas formas de eficiencia energética de manipular datos y materiales para que coincidan es una preocupación de la investigación en todo el mundo.
La clave del éxito de los equipos de Trinity fue su capacidad para lograr el cambio ultrarrápido sin ningún campo magnético. El cambio tradicional de un imán utiliza otro imán, que tiene un costo en términos de energía y tiempo. Con MRG, la conmutación se logró con un pulso de calor, haciendo uso de la interacción única del material con la luz.
Los investigadores de Trinity Jean Besbas y Karsten montaban discutir una vía de la investigación:
"Material magnéticos inherentemente tiene memoria que se puede usar para la lógica. Hasta ahora, cambiar de un estado magnético 'lógico 0', a otro 'lógico 1', ha sido demasiado hambriento de energía y demasiado lento. Nuestra investigación aborda la velocidad al mostrar que podemos cambiar MRG de un estado a otro en 0.1 picosegundos y, lo que es crucial, que un segundo interruptor puede seguir solo 10 picosegundos más tarde, correspondiente a una frecuencia operativa de ~ 100 gigahercios, faster que cualquier cosa observada antes.
"El descubrimiento destaca la capacidad especial de nuestro MRG para acoplar eficazmente la luz y girar para que podamos controlar el magnetismo con luz y luz con magnetismo en las escalas de tiempo hasta ahora inquietables".
Al comentar sobre el trabajo de su equipo, el profesor Michael Coey, Trinity's School of Physics and 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, conocido como MRG, nunca sospechamos que el material teníamos este notable potencial magneto-óptico.
“Esta demostración conducirá a nuevos conceptos de dispositivos basados en la luz y el magnetismo que podrían beneficiarse de una mayor velocidad y eficiencia energética, tal vez en última instancia, dando cuenta de un solo dispositivo universal con memoria combinada y funcionalidad lógica. Es un gran desafío, pero hemos mostrado un material que puede hacerlo posible. Esperamos asegurar fondos y colaboración de la industria para realizar nuestro trabajo ”.
Tiempo de publicación: mayo-05-2021