Rannsakendur við CRANN (Rannsóknarmiðstöðina fyrir aðlögunarhæfar nanóbyggingar og nanótæki) og eðlisfræðideild Trinity College í Dublin tilkynntu í dag að ...segulmagnað efnisem þróuð var í miðstöðinni sýnir fram á hraðasta segulrof sem mælst hefur.
Teymið notaði femtósekúndu leysigeislakerfi í ljósfræðirannsóknarstofunni hjá CRANN til að skipta og skipta síðan aftur um segulstefnu efnisins á trilljónustu úr sekúndu, sex sinnum hraðar en fyrra metið og hundrað sinnum hraðar en klukkuhraði einkatölvu.
Þessi uppgötvun sýnir fram á möguleika efnisins fyrir nýja kynslóð orkusparandi, ofurhraðvirkra tölva og gagnageymslukerfa.
Rannsakendurnir náðu fordæmalausum rofahraða sínum í málmblöndu sem kallast MRG, sem hópurinn bjó fyrst til árið 2014 úr mangan, rúten og gallíum. Í tilrauninni lenti hópurinn í rauðum leysigeislum á þunnum filmum af MRG og afhenti þannig megavött af orku á innan við milljarðshluta úr sekúndu.
Varmaflutningurinn breytir segulstefnu MRG. Það tekur ótrúlega hraðan tíunda hluta úr píkósekúndu að ná þessari fyrstu breytingu (1 ps = einn trilljónasti hluta úr sekúndu). En það sem mikilvægara er, teymið uppgötvaði að það gat breytt stefnunni aftur 10 trilljónastum hluta úr sekúndu síðar. Þetta er hraðasta breyting á stefnu seguls sem sést hefur.
Niðurstöður þeirra birtast í þessari viku í virta eðlisfræðitímaritinu Physical Review Letters.
Uppgötvunin gæti opnað nýjar leiðir fyrir nýstárlega tölvu- og upplýsingatækni, miðað við mikilvægi þess að...segulmagnað efnií þessum iðnaði. Falin í mörgum rafeindatækjum okkar, sem og í stórum gagnaverum í hjarta internetsins, lesa segulmagnaðir efni gögnin og geyma þau. Núverandi upplýsingasprenging býr til meiri gögn og notar meiri orku en nokkru sinni fyrr. Að finna nýjar orkusparandi leiðir til að vinna með gögn, og efni sem passa við, er rannsóknarefni um allan heim.
Lykillinn að velgengni Trinity-teymisins var geta þeirra til að ná fram hraðri rofi án segulsviðs. Hefðbundin rofi seguls notar annan segul, sem kostar bæði orku og tíma. Með MRG var rofin náð með hitapúlsi, sem nýtti sér einstaka samspil efnisins við ljós.
Rannsakendurnir Jean Besbas og Karsten Rode við Trinity ræða eina leið rannsóknarinnar:
„Segulmagnað efnihafa í eðli sínu minni sem hægt er að nota fyrir rökfræði. Hingað til hefur það verið of orkufrekt og of hægt að skipta úr einu segulmagnað ástandi, „rökrétt 0“, yfir í annað, „rökrétt 1“. Rannsóknir okkar fjalla um hraða með því að sýna að við getum skipt MRG úr einu ástandi í annað á 0,1 píkósekúndu og, mikilvægast af öllu, að önnur skipting getur aðeins fylgt í kjölfarið 10 píkósekúndum síðar, sem samsvarar rekstrartíðni upp á ~ 100 gígahertz - hraðar en nokkuð sem áður hefur sést.
„Uppgötvunin undirstrikar sérstakan hæfileika MRG okkar til að tengja ljós og snúning á áhrifaríkan hátt þannig að við getum stjórnað segulmagni við ljós og ljósi við segulmagn á tímamörkum sem hingað til hafa ekki verið náð.“
Í athugasemdum við vinnu teymis síns sagði prófessor Michael Coey, við eðlisfræðideild Trinity og CRANN: „Árið 2014, þegar ég og teymið mitt tilkynntum fyrst að við hefðum búið til alveg nýja málmblöndu af mangan, rúten og gallíum, þekkt sem MRG, grunaði okkur aldrei að efnið hefði þennan einstaka segul-sjónræna möguleika.“
„Þessi sýnikennsla mun leiða til nýrra tækjahugmynda sem byggja á ljósi og segulmagni og gætu notið góðs af mjög aukinni hraða og orkunýtni, og hugsanlega að lokum orðið að einu alhliða tæki með sameinaðri minnis- og rökfræðivirkni. Þetta er gríðarleg áskorun, en við höfum sýnt fram á efni sem gæti gert þetta mögulegt. Við vonumst til að tryggja fjármögnun og samstarf við atvinnulífið til að halda áfram vinnu okkar.“
Birtingartími: 5. maí 2021