Des chercheurs de Crann (le Center for Research on Adaptive Nanostructures and Nanodevices), et la School of Physics du Trinity College Dublin, ont annoncé aujourd'hui unmatériau magnétiqueDéveloppé au centre montre la commutation magnétique la plus rapide jamais enregistrée.
L'équipe a utilisé des systèmes laser Femtoseconde dans le laboratoire de recherche photonique à Crann pour changer, puis redémarrer l'orientation magnétique de leur matériel en milliards de dollars de seconde, six fois plus rapide que le record précédent, et cent fois plus rapide que la vitesse d'horloge d'un ordinateur personnel.
Cette découverte montre le potentiel du matériau pour une nouvelle génération d'ordinateurs ultra-rapides éconergétiques et de systèmes de stockage de données.
Les chercheurs ont atteint leurs vitesses de commutation sans précédent dans un alliage appelé MRG, synthétisé par le groupe en 2014 en 2014 à partir du manganèse, du ruthénium et du gallium. Dans l'expérience, l'équipe a frappé des films minces de MRG avec des rafales de lumière laser rouge, offrant des mégawatts de puissance en moins d'un milliardième de seconde.
Le transfert de chaleur commandant l'orientation magnétique de MRG. Il faut un dixième inimaginablement rapide d'un picoseconde pour réaliser ce premier changement (1 ps = un billionème de seconde). Mais, plus important encore, l'équipe a découvert qu'elle pouvait changer l'orientation de 10 milliards de dollars de seconde plus tard. Il s'agit de la ré-commutation la plus rapide de l'orientation d'un aimant jamais observé.
Leurs résultats sont publiés cette semaine dans la principale revue physique, Physical Review Letters.
La découverte pourrait ouvrir de nouvelles voies pour l'informatique innovante et les technologies de l'information, compte tenu de l'importance dematériau magnétiques dans cette industrie. Caché dans bon nombre de nos appareils électroniques, ainsi que dans les centres de données à grande échelle au cœur d'Internet, les matériaux magnétiques lisent et stockent les données. L'explosion d'informations actuelle génère plus de données et consomme plus d'énergie que jamais. Trouver de nouvelles façons éconergétiques de manipuler des données et des matériaux à correspondre est une préoccupation mondiale de recherche.
La clé du succès des équipes de Trinity a été leur capacité à réaliser la commutation ultra-rapide sans aucun champ magnétique. La commutation traditionnelle d'un aimant utilise un autre aimant, qui est au coût en termes d'énergie et de temps. Avec MRG, la commutation a été réalisée avec une impulsion thermique, utilisant l'interaction unique du matériau avec la lumière.
Les chercheurs de Trinity Jean Besbas et Karsten sont conduits sur une avenue de la recherche:
"Matériau magnétiqueS ont intrinsèquement une mémoire qui peut être utilisée pour la logique. Jusqu'à présent, passer à partir d'un état magnétique «logique 0», à un autre «logique 1», a été trop avide d'énergie et trop lent. Notre recherche aborde la vitesse en montrant que nous pouvons passer du MRG d'un état à un autre dans 0,1 picosecondes et surtout qu'un deuxième commutateur ne peut suivre que 10 picosecondes plus tard, correspondant à une fréquence opérationnelle de ~ 100 gigahertz - plus fréquente que tout ce qui est observé auparavant.
«La découverte met en évidence la capacité spéciale de notre MRG à associer efficacement la lumière et le rotation afin que nous puissions contrôler le magnétisme avec la lumière et la lumière avec le magnétisme sur des échelles de temps jusque-là irréalisables.»
Commentant le travail de son équipe, le professeur Michael Coey, la Trinity's School of Physics et Crann, a déclaré: «En 2014, lorsque mon équipe et moi avons annoncé pour la première fois que nous avions créé un tout nouvel alliage de manganèse, de ruthénium et de gallium, connu sous le nom de MRG, nous n'avons jamais soupçonné que le matériel avait ce potentiel magnéto-optique remarquable.
«Cette démonstration entraînera de nouveaux concepts d'appareils basés sur la lumière et le magnétisme qui pourraient bénéficier d'une vitesse et d'une efficacité énergétiques considérablement accrues, réalisant peut-être finalement un seul dispositif universel avec une mémoire combinée et une fonctionnalité logique. C'est un énorme défi, mais nous avons montré un matériel qui peut le rendre possible. Nous espérons assurer le financement et la collaboration de l'industrie pour poursuivre notre travail. »
Heure du poste: mai-05-2021