Istraživači CRANN-a (Centar za istraživanje prilagodljivih nanostruktura i nanouređaja) i Fakulteta fizike na Trinity Collegeu u Dublinu danas su objavili damagnetski materijalrazvijen u Centru pokazuje najbrže magnetsko prebacivanje ikada zabilježeno.
Tim je koristio femtosekundne laserske sustave u Laboratoriju za istraživanje fotonike pri CRANN-u kako bi promijenili i zatim ponovno prebacili magnetsku orijentaciju svog materijala u trilijuntnim dijelovima sekunde, šest puta brže od prethodnog rekorda i stotinu puta brže od brzine sata osobno računalo.
Ovo otkriće pokazuje potencijal materijala za novu generaciju energetski učinkovitih ultra-brzih računala i sustava za pohranu podataka.
Istraživači su postigli svoje neviđene brzine prebacivanja u leguri nazvanoj MRG, koju je grupa prvi put sintetizirala 2014. od mangana, rutenija i galija.U eksperimentu, tim je pogodio tanke slojeve MRG-a izljevima crvenog laserskog svjetla, isporučujući megavata snage za manje od milijarditog dijela sekunde.
Prijenos topline mijenja magnetsku orijentaciju MRG-a.Potrebna je nezamislivo brza desetina pikosekunde da se postigne ova prva promjena (1 ps = jedan bilijunti dio sekunde).No, što je još važnije, tim je otkrio da mogu ponovno promijeniti orijentaciju 10 trilijuntnih dijelova sekunde kasnije.Ovo je najbrže ponovno mijenjanje orijentacije magneta ikada opaženo.
Njihovi rezultati objavljeni su ovaj tjedan u vodećem časopisu za fiziku, Physical Review Letters.
Otkriće bi moglo otvoriti nove puteve za inovativno računalstvo i informacijsku tehnologiju, s obzirom na važnostmagnetski materijals u ovoj industriji.Skriveni u mnogim našim elektroničkim uređajima, kao iu velikim podatkovnim centrima u srcu interneta, magnetski materijali čitaju i pohranjuju podatke.Trenutačna eksplozija informacija stvara više podataka i troši više energije nego ikad prije.Pronalaženje novih energetski učinkovitih načina za manipulaciju podacima i odgovarajućim materijalima je svjetska istraživačka preokupacija.
Ključ uspjeha timova Trinity bila je njihova sposobnost postizanja ultrabrzog prebacivanja bez ikakvog magnetskog polja.Tradicionalno prebacivanje magneta koristi drugi magnet, što ima cijenu u smislu energije i vremena.Kod MRG-a prebacivanje je postignuto toplinskim pulsom, koristeći jedinstvenu interakciju materijala sa svjetlom.
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 'logičke 0' u drugo 'logičke 1' bilo previše gladno energije i presporo.Naše istraživanje bavi se brzinom pokazujući da možemo prebaciti MRG iz jednog stanja u drugo za 0,1 pikosekundi i što je ključno da drugo prebacivanje može uslijediti samo 10 pikosekundi kasnije, što odgovara radnoj frekvenciji od ~ 100 gigaherca — brže od bilo čega što je prije promatrano.
"Otkriće naglašava posebnu sposobnost našeg MRG-a da učinkovito spoji svjetlost i vrtnju tako da možemo kontrolirati magnetizam svjetlošću i svjetlost magnetizmom u dosad nedostižnim vremenskim razdobljima."
Komentirajući rad svog tima, profesor Michael Coey, Trinity's School of Physics i CRANN, rekao je: “Kada smo 2014. moj tim i ja prvi put objavili da smo stvorili potpuno novu leguru mangana, rutenija i galija, poznatu kao MRG, nikada nismo sumnjao da materijal ima izvanredan magneto-optički potencijal.
„Ova će demonstracija dovesti do novih koncepata uređaja temeljenih na svjetlu i magnetizmu koji bi mogli imati koristi od znatno povećane brzine i energetske učinkovitosti, možda u konačnici realizirajući jedan univerzalni uređaj s kombiniranom memorijom i logičkom funkcionalnošću.To je veliki izazov, ali mi smo pokazali materijal koji to može omogućiti.Nadamo se da ćemo osigurati financiranje i suradnju s industrijom za nastavak našeg rada.”
Vrijeme objave: 5. svibnja 2021