A CRANN (Adaptív Nanostruktúrák és Nanoeszközök Kutatóközpontja) és a dublini Trinity College Fizikai Karának kutatói ma bejelentették, hogy egy…mágneses anyagA központban kifejlesztett eszköz a valaha feljegyzett leggyorsabb mágneses kapcsolást mutatja be.
A csapat a CRANN Fotonikai Kutatólaboratóriumában található femtoszekundumos lézerrendszereket használt az anyag mágneses orientációjának billiódomod másodperc alatti kapcsolására, majd újrakapcsolására, ami hatszor gyorsabb az előző rekordnál, és százszor gyorsabb egy személyi számítógép órajelénél.
Ez a felfedezés jól mutatja az anyagban rejlő lehetőségeket az energiahatékony, ultragyors számítógépek és adattároló rendszerek új generációjában.
A kutatók példátlan kapcsolási sebességet értek el egy MRG nevű ötvözetben, amelyet a csoport először 2014-ben szintetizált mangánból, ruténiumból és galliumból. A kísérlet során a csapat vörös lézerfény-villanásokkal sújtotta az MRG vékony rétegeit, megawatt teljesítményt szolgáltatva kevesebb mint egymilliárdod másodperc alatt.
A hőátadás megváltoztatja az MRG mágneses orientációját. Elképzelhetetlenül gyors tized pikoszekundum szükséges ehhez az első változáshoz (1 ps = egybilliomod másodperc). De ami még fontosabb, a csapat felfedezte, hogy tízbilliomod másodperccel később vissza tudják állítani az orientációt. Ez a mágnes orientációjának valaha megfigyelt leggyorsabb átkapcsolása.
Eredményeiket ezen a héten teszik közzé a vezető fizikai folyóiratban, a Physical Review Lettersben.
A felfedezés új utakat nyithat az innovatív számítástechnika és információtechnológia számára, tekintettel a ... fontosságára.mágneses anyagebben az iparágban. Számos elektronikus eszközünkben, valamint az internet szívében található nagyméretű adatközpontokban mágneses anyagok olvassák és tárolják az adatokat. A jelenlegi információrobbanás több adatot generál és több energiát fogyaszt, mint valaha. Az adatok manipulálására szolgáló új, energiahatékony módszerek és az ezekhez illeszkedő anyagok megtalálása világszerte kutatási feladat.
A Trinity csapatok sikerének kulcsa az volt, hogy mágneses tér nélkül tudták megvalósítani az ultragyors kapcsolást. A mágnes hagyományos kapcsolása egy másik mágnest használ, ami energia- és időigényes. Az MRG esetében a kapcsolást hőimpulzussal érték el, kihasználva az anyag egyedi fénnyel való kölcsönhatását.
A Trinity kutatói, Jean Besbas és Karsten Rode a kutatás egyik irányát vitatják meg:
„Mágneses anyageredendően rendelkeznek memóriával, amely logikai célokra használható. Eddig az egyik mágneses állapotból (logikai 0) egy másikba (logikai 1) való átkapcsolás túl energiaigényes és túl lassú volt. Kutatásunk a sebességgel foglalkozik, bemutatva, hogy az MRG-t 0,1 pikoszekundum alatt át tudjuk kapcsolni egyik állapotból a másikba, és ami döntő fontosságú, hogy egy második váltás mindössze 10 pikoszekundum múlva következhet, ami ~100 gigahertzes működési frekvenciának felel meg – gyorsabb, mint bármi, amit korábban megfigyeltek.
„A felfedezés rávilágít az MRG különleges képességére, hogy hatékonyan képes összekapcsolni a fényt és a spinet, így a mágnesességet fénnyel, a fényt pedig mágnesességgel tudjuk szabályozni eddig elérhetetlen időskálákon.”
Michael Coey professzor, a Trinity Fizikai Iskolájának és a CRANN-nak a munkatársa csapata munkájáról szólva elmondta: „2014-ben, amikor a csapatommal először jelentettük be, hogy létrehoztunk egy teljesen új mangán, ruténium és gallium ötvözetet, az MRG-t, soha nem gyanítottuk, hogy az anyag ilyen figyelemre méltó magnetooptikai potenciállal rendelkezik.”
„Ez a demonstráció új, fényen és mágnesességen alapuló eszközkoncepciókhoz vezet, amelyek profitálhatnak a jelentősen megnövekedett sebességből és energiahatékonyságból, végül talán egyetlen univerzális eszközt valósítva meg, amely kombinált memóriával és logikai funkciókkal rendelkezik. Ez hatalmas kihívás, de bemutattunk egy olyan anyagot, amely lehetővé teheti ezt. Reméljük, hogy finanszírozást és ipari együttműködést tudunk biztosítani munkánk folytatásához.”
Közzététel ideje: 2021. május 5.