Investigadores do CRANN (Centro de Investigación sobre Nanoestruturas e Nanodispositivos Adaptativos) e da Escola de Física do Trinity College de Dublín anunciaron hoxe que...material magnéticodesenvolvido no Centro demostra a conmutación magnética máis rápida xamais rexistrada.
O equipo empregou sistemas láser de femtosegundos no Laboratorio de Investigación Fotónica do CRANN para cambiar e logo volver cambiar a orientación magnética do seu material en billonésimas de segundo, seis veces máis rápido que o récord anterior e cen veces máis rápido que a velocidade de reloxo dun ordenador persoal.
Este descubrimento demostra o potencial do material para unha nova xeración de ordenadores e sistemas de almacenamento de datos ultrarrápidos e enerxeticamente eficientes.
Os investigadores acadaron as súas velocidades de conmutación sen precedentes nunha aliaxe chamada MRG, sintetizada por primeira vez polo grupo en 2014 a partir de manganeso, rutenio e galio. No experimento, o equipo impactou películas finas de MRG con ráfagas de luz láser vermella, xerando megavatios de potencia en menos dunha milmillonésima de segundo.
A transferencia de calor cambia a orientación magnética do MRG. Tarda unha décima de picosegundo inimaxinablemente rápida en lograr este primeiro cambio (1 ps = unha billonésima de segundo). Pero, o máis importante, o equipo descubriu que podían volver cambiar a orientación 10 billonésimas de segundo despois. Este é o cambio de orientación dun imán máis rápido xamais observado.
Os seus resultados publícanse esta semana na principal revista de física, Physical Review Letters.
O descubrimento podería abrir novas vías para a informática e as tecnoloxías da información innovadoras, dada a importancia dematerial magnéticonesta industria. Agochados en moitos dos nosos dispositivos electrónicos, así como nos centros de datos a grande escala no corazón de Internet, os materiais magnéticos len e almacenan os datos. A actual explosión de información xera máis datos e consome máis enerxía que nunca. Atopar novas formas enerxeticamente eficientes de manipular datos, e materiais correspondentes, é unha preocupación de investigación mundial.
A clave do éxito dos equipos de Trinity foi a súa capacidade para lograr a conmutación ultrarrápida sen ningún campo magnético. A conmutación tradicional dun imán usa outro imán, o que ten un custo en termos de enerxía e tempo. Coa MRG a conmutación conseguiuse cun pulso de calor, aproveitando a interacción única do material coa luz.
Os investigadores de Trinity Jean Besbas e Karsten Rode falan dunha das vías da investigación:
"material magnéticoAs s teñen inherentemente memoria que se pode usar para a lóxica. Ata o de agora, o cambio dun estado magnético "0 lóxico" a outro "1 lóxico" consumiu demasiada enerxía e foi demasiado lento. A nosa investigación aborda a velocidade demostrando que podemos cambiar o MRG dun estado a outro en 0,1 picasegundos e, fundamentalmente, que un segundo cambio pode seguir só 10 picasegundos despois, o que corresponde a unha frecuencia operativa de ~100 gigahercios, máis rápido que calquera cousa observada antes.
"O descubrimento destaca a capacidade especial do noso MRG para acoplar eficazmente a luz e o spin, de xeito que poidamos controlar o magnetismo coa luz e a luz co magnetismo en escalas de tempo ata agora inalcanzables."
Ao comentar o traballo do seu equipo, o profesor Michael Coey, da Escola de Física da Trinity e do CRANN, dixo: «En 2014, cando o meu equipo e eu anunciamos por primeira vez que creáramos unha aliaxe completamente nova de manganeso, rutenio e galio, coñecida como MRG, nunca sospeitamos que o material tiña este notable potencial magnetoóptico».
«Esta demostración dará lugar a novos conceptos de dispositivos baseados na luz e no magnetismo que poderían beneficiarse dun aumento considerable da velocidade e da eficiencia enerxética, e quizais finalmente conseguir un único dispositivo universal con funcionalidade combinada de memoria e lóxica. É un reto enorme, pero mostramos un material que pode facelo posible. Esperamos conseguir financiamento e colaboración da industria para continuar co noso traballo».
Data de publicación: 05 de maio de 2021