CRANNin (The Centre for Research on Adaptive Nanostructures and Nanodevices) ja Dublinin Trinity Collegen fysiikan laitoksen tutkijat ilmoittivat tänään, ettämagneettinen materiaaliKeskuksessa kehitetty menetelmä osoittaa nopeimman koskaan mitatun magneettisen kytkennän.
Tutkimusryhmä käytti CRANNin fotoniikan tutkimuslaboratorion femtosekuntilaserjärjestelmiä vaihtaakseen ja sitten vaihtaakseen uudelleen materiaalinsa magneettisen suunnan triljoonasosasekunnissa, kuusi kertaa nopeammin kuin edellinen ennätys ja sata kertaa nopeammin kuin henkilökohtaisen tietokoneen kellotaajuus.
Tämä löytö osoittaa materiaalin potentiaalin uuden sukupolven energiatehokkaille erittäin nopeille tietokoneille ja tiedontallennusjärjestelmille.
Tutkijat saavuttivat ennennäkemättömät kytkentänopeudet MRG-nimisessä seoksessa, jonka ryhmä syntetisoi ensimmäisen kerran vuonna 2014 mangaanista, ruteniumista ja galliumista. Kokeessa joukkue osui ohuisiin MRG-kalvoihin punaisen laservalon purkauksilla, jotka tuottivat megawattien tehon alle sekunnin miljardisosassa.
Lämmönsiirto muuttaa MRG:n magneettisen suunnan. Tämän ensimmäisen muutoksen saavuttaminen kestää käsittämättömän nopeasti pikosekunnin kymmenesosan (1 ps = yksi biljoonasosa sekunnista). Mutta mikä tärkeämpää, tiimi havaitsi, että he pystyivät muuttamaan suunnan takaisin 10 biljoonasosaa sekunnissa myöhemmin. Tämä on nopein koskaan havaittu magneetin suunnan uudelleenkytkentä.
Heidän tuloksensa julkaistaan tällä viikolla johtavassa fysiikan aikakauslehdessä Physical Review Lettersissä.
Löytö voisi avata uusia mahdollisuuksia innovatiiviselle laskennalle ja informaatioteknologialle, kun otetaan huomioon sen merkitys.magneettinen materiaalis tällä alalla. Monissa elektronisissa laitteissamme sekä internetin sydämessä sijaitsevissa suurissa datakeskuksissa magneettiset materiaalit lukevat ja tallentavat dataa. Nykyinen informaatioräjähdys tuottaa enemmän dataa ja kuluttaa enemmän energiaa kuin koskaan ennen. Uusien energiatehokkaiden tapojen löytäminen datan käsittelyyn ja vastaavien materiaalien löytäminen on maailmanlaajuinen tutkimuskohde.
Trinity-tiimien menestyksen avain oli kyky saavuttaa ultranopea kytkentä ilman magneettikenttää. Perinteisessä magneetin kytkentään käytetään toista magneettia, mikä vie sekä energiaa että aikaa. MRG:ssä kytkentä tehtiin lämpöpulssilla hyödyntäen materiaalin ainutlaatuista vuorovaikutusta valon kanssa.
Trinity-tutkijat Jean Besbas ja Karsten Rode keskustelevat yhdestä tutkimuksen suunnasta:
”Magneettinen materiaaliniillä on luonnostaan muistia, jota voidaan käyttää logiikkaan. Tähän mennessä vaihtaminen yhdestä magneettisesta tilasta "looginen 0" toiseen "loogiseen 1" on ollut liian energiaa kuluttavaa ja liian hidasta. Tutkimuksemme käsittelee nopeutta osoittamalla, että voimme vaihtaa MRG:n tilasta toiseen 0,1 pikosekunnissa ja mikä ratkaisevaa, toinen vaihto voi seurata vain 10 pikosekuntia myöhemmin, mikä vastaa noin 100 gigahertsin toimintataajuutta – nopeammin kuin mikään aiemmin havaittu.
”Löytö korostaa MRG:mme erityistä kykyä kytkeä valo ja spin tehokkaasti, jotta voimme hallita magnetismia valolla ja valoa magnetismilla aiemmin saavuttamattomilla aikaskaaloilla.”
Kommentoidessaan tiiminsä työtä professori Michael Coey Trinityn fysiikan laitokselta ja CRANNista sanoi: ”Vuonna 2014, kun tiimini ja minä ilmoitimme ensimmäisen kerran luoneemme täysin uuden mangaanin, ruteniumin ja galliumin seoksen, joka tunnetaan nimellä MRG, emme koskaan tienneet, että materiaalilla olisi näin merkittävä magneto-optinen potentiaali.”
”Tämä demonstraatio johtaa uusiin valoon ja magnetismiin perustuviin laitekonsepteihin, jotka voisivat hyötyä huomattavasti lisääntyneestä nopeudesta ja energiatehokkuudesta, ehkä lopulta toteuttaen yhden universaalin laitteen, jossa on yhdistetty muisti- ja logiikkatoiminto. Se on valtava haaste, mutta olemme osoittaneet materiaalin, joka saattaa mahdollistaa sen. Toivomme saavamme rahoitusta ja alan yhteistyötä työmme jatkamiseksi.”
Julkaisun aika: 05.05.2021