მაგნიტურმა მასალამ სუპერსწრაფი გადართვის რეკორდი მოხსნა

CRANN-ის (ადაპტური ნანოსტრუქტურებისა და ნანომოწყობილობების კვლევის ცენტრი) და დუბლინის ტრინიტის კოლეჯის ფიზიკის სკოლის მკვლევრებმა დღეს განაცხადეს, რომმაგნიტური მასალაცენტრში შემუშავებული კვლევა აჩვენებს ოდესმე დაფიქსირებულ ყველაზე სწრაფ მაგნიტურ გადართვას.

გუნდმა CRANN-ის ფოტონიკის კვლევის ლაბორატორიაში ფემტოწამიანი ლაზერული სისტემები გამოიყენა, რათა წამის მეტრილეონედებში შეეცვალათ და ხელახლა შეეცვალათ თავიანთი მასალის მაგნიტური ორიენტაცია, რაც წინა რეკორდზე ექვსჯერ უფრო სწრაფად და პერსონალური კომპიუტერის საათის სიჩქარეზე ასჯერ უფრო სწრაფად იყო.

ეს აღმოჩენა აჩვენებს მასალის პოტენციალს ენერგოეფექტური ულტრასწრაფი კომპიუტერებისა და მონაცემთა შენახვის სისტემების ახალი თაობისთვის.

მკვლევრებმა უპრეცედენტო გადართვის სიჩქარე მიაღწიეს MRG-ის სახელწოდების შენადნობში, რომელიც ჯგუფმა პირველად 2014 წელს მანგანუმის, რუთენიუმის და გალიუმისგან სინთეზირდა. ექსპერიმენტის ფარგლებში, გუნდმა MRG-ის თხელი ფენები წითელი ლაზერული სინათლის აფეთქებებით დააზიანა, რამაც წამის მემილიარდედზე ნაკლებ დროში მეგავატ სიმძლავრე გამოყო.

სითბოს გადაცემა ცვლის MRG-ის მაგნიტურ ორიენტაციას. ამ პირველი ცვლილების მისაღწევად წარმოუდგენლად სწრაფი პიკოწამის მეათედი ნაწილია საჭირო (1 ps = წამის ერთი ტრილიონედის ნაწილი). თუმცა, რაც უფრო მნიშვნელოვანია, გუნდმა აღმოაჩინა, რომ მათ შეეძლოთ ორიენტაციის დაბრუნება წამის 10 ტრილიონედის ნაწილის შემდეგ. ეს მაგნიტის ორიენტაციის ყველაზე სწრაფი ხელახალი გადართვაა, რაც კი ოდესმე დაფიქსირებულა.

მათი შედეგები ამ კვირაში გამოქვეყნდა ფიზიკის წამყვან ჟურნალში, Physical Review Letters.

აღმოჩენამ შესაძლოა ახალი გზები გახსნას ინოვაციური გამოთვლითი და საინფორმაციო ტექნოლოგიებისთვის, იმის გათვალისწინებით, რომ...მაგნიტური მასალაამ ინდუსტრიაში. ჩვენს ბევრ ელექტრონულ მოწყობილობაში, ასევე ინტერნეტის ცენტრში არსებულ მასშტაბურ მონაცემთა ცენტრებში დამალული მაგნიტური მასალები კითხულობს და ინახავს მონაცემებს. ამჟამინდელი ინფორმაციული აფეთქება უფრო მეტ მონაცემს წარმოქმნის და უფრო მეტ ენერგიას მოიხმარს, ვიდრე ოდესმე. მონაცემების მანიპულირების ახალი ენერგოეფექტური გზების და შესაბამისი მასალების პოვნა მსოფლიო მასშტაბით კვლევის საზრუნავია.

„ტრინიტის“ გუნდების წარმატების გასაღები იყო მათი უნარი, მიაღწიონ ულტრასწრაფ გადართვას მაგნიტური ველის გარეშე. მაგნიტის ტრადიციული გადართვა იყენებს სხვა მაგნიტს, რაც თავისთავად ხარჯებთანაა დაკავშირებული როგორც ენერგიის, ასევე დროის თვალსაზრისით. MRG-ის გამოყენებით გადართვა მიიღწეოდა თერმული იმპულსით, მასალის სინათლესთან უნიკალური ურთიერთქმედების გამოყენებით.

ტრინიტის მკვლევარები ჟან ბესბასი და კარსტენ როდი კვლევის ერთ-ერთ გზას განიხილავენ:

„მაგნიტური მასალაs-ს თანდაყოლილი აქვს მეხსიერება, რომლის გამოყენებაც ლოგიკისთვისაა შესაძლებელი. აქამდე, ერთი მაგნიტური მდგომარეობიდან „ლოგიკური 0“-ზე მეორეზე „ლოგიკურ 1“-ზე გადასვლა ძალიან ენერგომოხმარებადი და ძალიან ნელი იყო. ჩვენი კვლევა სიჩქარეს ეხება იმის ჩვენებით, რომ MRG-ის ერთი მდგომარეობიდან მეორეზე გადართვა 0.1 პიკოწამში შეგვიძლია და რაც მთავარია, მეორე გადართვა მხოლოდ 10 პიკოწამის შემდეგ შეიძლება მოხდეს, რაც შეესაბამება ~ 100 გიგაჰერცის ოპერაციულ სიხშირეს - უფრო სწრაფად, ვიდრე აქამდე დაკვირვებულ ნებისმიერ სხვა შემთხვევას.

„აღმოჩენა ხაზს უსვამს ჩვენი MRG-ის განსაკუთრებულ უნარს, ეფექტურად დააკავშიროს სინათლე და ბრუნვა, რათა შევძლოთ მაგნეტიზმის კონტროლი სინათლით და სინათლე მაგნეტიზმით აქამდე მიუღწეველ ვადებში.“

თავისი გუნდის ნაშრომის კომენტირებისას, ტრინიტის ფიზიკის სკოლისა და CRANN-ის პროფესორმა მაიკლ კოიმ განაცხადა: „2014 წელს, როდესაც მე და ჩემმა გუნდმა პირველად გამოვაცხადეთ, რომ შევქმენით მანგანუმის, რუთენიუმის და გალიუმის სრულიად ახალი შენადნობი, რომელიც ცნობილია როგორც MRG, არასდროს გვეპარებოდა ეჭვი, რომ ამ მასალას ჰქონდა ასეთი შესანიშნავი მაგნიტო-ოპტიკური პოტენციალი“.

„ეს დემონსტრაცია გამოიწვევს სინათლესა და მაგნეტიზმზე დაფუძნებული ახალი მოწყობილობების კონცეფციების შექმნას, რომლებიც შეიძლება ისარგებლონ მნიშვნელოვნად გაზრდილი სიჩქარითა და ენერგოეფექტურობით, შესაძლოა საბოლოოდ განხორციელდეს ერთიანი უნივერსალური მოწყობილობა მეხსიერებისა და ლოგიკური ფუნქციონალურობის კომბინაციით. ეს უზარმაზარი გამოწვევაა, მაგრამ ჩვენ ვაჩვენეთ მასალა, რომელიც შესაძლოა ამის შესაძლებლობას იძლევა. ვიმედოვნებთ, რომ ჩვენი სამუშაოს გასაგრძელებლად დაფინანსებას და ინდუსტრიულ თანამშრომლობას მოვიპოვებთ.“