Istraživači iz CRANN-a (Centra za istraživanje adaptivnih nanostruktura i nanouređaja) i Fakulteta fizike na Trinity Collegeu u Dublinu danas su objavili da je...magnetski materijalrazvijen u Centru pokazuje najbrže magnetsko prebacivanje ikad zabilježeno.
Tim je koristio femtosekundne laserske sustave u Laboratoriju za istraživanje fotonike u CRANN-u kako bi prebacili, a zatim ponovno prebacili magnetsku orijentaciju svog materijala u trilijuntinima sekunde, šest puta brže od prethodnog rekorda i stotinu puta brže od brzine takta osobnog računala.
Ovo otkriće pokazuje potencijal materijala za novu generaciju energetski učinkovitih ultrabrzih računala i sustava za pohranu podataka.
Istraživači su postigli svoje neviđene brzine prebacivanja u leguri nazvanoj MRG, koju je grupa prvi put sintetizirala 2014. godine od mangana, rutenija i galija. U eksperimentu, tim je pogodio tanke filmove MRG-a bljeskovima crvene laserske svjetlosti, isporučujući megavate snage za manje od milijarditog dijela sekunde.
Prijenos topline mijenja magnetsku orijentaciju MRG-a. Za postizanje ove prve promjene potrebna je nezamislivo brza desetinka pikosekunde (1 ps = jedan bilijunti dio sekunde). Ali, što je još važnije, tim je otkrio da mogu vratiti orijentaciju natrag 10 bilijunti dio sekunde kasnije. Ovo je najbrže ikad opaženo ponovno prebacivanje orijentacije magneta.
Njihovi rezultati objavljeni su ovog tjedna u vodećem časopisu za fiziku, Physical Review Letters.
Otkriće bi moglo otvoriti nove putove za inovativno računalstvo i informacijsku tehnologiju, s obzirom na važnostmagnetski materijalu ovoj industriji. Skriveni u mnogim našim elektroničkim uređajima, kao i u velikim podatkovnim centrima u srcu interneta, magnetski materijali čitaju i pohranjuju podatke. Trenutna informacijska eksplozija generira više podataka i troši više energije nego ikad prije. Pronalaženje novih energetski učinkovitih načina manipuliranja podacima i odgovarajućih materijala svjetska je istraživačka preokupacija.
Ključ uspjeha Trinity tima bila je njihova sposobnost postizanja ultrabrzog prebacivanja bez ikakvog magnetskog polja. Tradicionalno prebacivanje magneta koristi drugi magnet, što dolazi s troškovima u smislu energije i vremena. S MRG-om prebacivanje je postignuto toplinskim impulsom, koristeći jedinstvenu interakciju materijala sa svjetlošću.
Istraživači Trinityja Jean Besbas i Karsten Rode raspravljaju o jednom smjeru istraživanja:
"Magnetski materijalinherentno imaju memoriju koja se može koristiti za logiku. Do sada je prebacivanje iz jednog magnetskog stanja 'logička 0' u drugo 'logička 1' bilo previše energetski zahtjevno i presporo. Naše istraživanje se bavi brzinom pokazujući da MRG možemo prebaciti iz jednog stanja u drugo za 0,1 pikosekundu i, što je ključno, da drugo prebacivanje može uslijediti samo 10 pikosekundi kasnije, što odgovara operativnoj frekvenciji od ~100 gigaherca - brže od svega što je prije uočeno.
„Otkriće naglašava posebnu sposobnost našeg MRG-a da učinkovito spaja svjetlost i spin tako da možemo kontrolirati magnetizam svjetlošću i svjetlost magnetizmom u dosad nedostižnim vremenskim skalama.“
Komentirajući rad svog tima, profesor Michael Coey s Trinityjeve škole fizike i CRANN-a rekao je: „Kada smo 2014. godine moj tim i ja prvi put objavili da smo stvorili potpuno novu leguru mangana, rutenija i galija, poznatu kao MRG, nikada nismo sumnjali da materijal ima ovaj izvanredan magnetooptički potencijal.“
„Ova demonstracija dovest će do novih koncepata uređaja temeljenih na svjetlosti i magnetizmu koji bi mogli imati koristi od znatno povećane brzine i energetske učinkovitosti, možda u konačnici ostvarivši jedinstveni univerzalni uređaj s kombiniranom memorijom i logičkom funkcionalnošću. To je ogroman izazov, ali pokazali smo materijal koji bi to mogao omogućiti. Nadamo se da ćemo osigurati financiranje i suradnju s industrijom kako bismo nastavili naš rad.“
Vrijeme objave: 05.05.2021.