자성 소재로 초고속 스위칭 기록 깨져

CRANN(적응형 나노구조 및 나노장치 연구 센터)과 더블린 트리니티 칼리지 물리학 대학의 연구원들은 오늘 다음과 같은 사실을 발표했습니다.자성재료센터에서 개발된 것은 지금까지 기록된 것 중 가장 빠른 자기 스위칭을 보여줍니다.

연구팀은 CRANN의 포토닉스 연구소(Photonics Research Laboratory)에 있는 펨토초 레이저 시스템을 사용하여 물질의 자기 방향을 1조분의 1초 안에 전환했다가 다시 전환했습니다. 이는 이전 기록보다 6배 빠르고, 클럭 속도보다 100배 빠릅니다. 개인용 컴퓨터.

이번 발견은 차세대 에너지 효율적인 초고속 컴퓨터와 데이터 저장 시스템을 위한 소재의 잠재력을 보여줍니다.

연구진은 2014년에 망간, 루테늄, 갈륨으로 처음 합성한 MRG라는 합금에서 전례 없는 스위칭 속도를 달성했습니다.실험에서 팀은 적색 레이저 광의 폭발로 MRG의 얇은 필름에 충돌하여 10억분의 1초 이내에 메가와트의 전력을 전달했습니다.

열 전달은 MRG의 자기 방향을 전환합니다.이 첫 번째 변화를 달성하는 데는 상상할 수 없을 정도로 빠른 10분의 1피코초가 걸립니다(1ps = 1조분의 1초).그러나 더 중요한 것은 팀이 10조분의 1초 후에 방향을 다시 바꿀 수 있다는 것을 발견했다는 것입니다.이것은 지금까지 관찰된 자석 방향의 재전환 중 가장 빠른 속도입니다.

그들의 결과는 이번 주 주요 물리학 저널인 Physical Review Letters에 게재되었습니다.

이번 발견은 다음과 같은 중요성을 고려할 때 혁신적인 컴퓨팅 및 정보 기술을 위한 새로운 길을 열 수 있습니다.자성재료이 업계에 있어요.인터넷의 중심에 있는 대규모 데이터 센터뿐만 아니라 많은 전자 장치에 숨겨져 있는 자기 물질이 데이터를 읽고 저장합니다.현재의 정보 폭발은 이전보다 더 많은 데이터를 생성하고 더 많은 에너지를 소비합니다.데이터와 일치하는 재료를 조작하는 새로운 에너지 효율적인 방법을 찾는 것은 전 세계적으로 연구의 선점입니다.

Trinity 팀의 성공의 열쇠는 자기장 없이 초고속 스위칭을 달성하는 능력이었습니다.기존의 자석 전환은 다른 자석을 사용하므로 에너지와 시간 측면에서 비용이 많이 듭니다.MRG를 사용하면 재료의 독특한 빛과 상호 작용을 활용하여 열 펄스를 통해 스위칭이 이루어졌습니다.

트리니티 연구원 Jean Besbas와 Karsten Rode는 연구의 한 가지 방법에 대해 논의합니다.

“자성재료본질적으로 논리에 사용할 수 있는 메모리가 있습니다.지금까지 하나의 자기 상태 '논리 0'에서 다른 '논리 1'로 전환하는 것은 에너지를 너무 많이 소모하고 너무 느렸습니다.우리의 연구에서는 MRG를 0.1피코초 안에 한 상태에서 다른 상태로 전환할 수 있으며 결정적으로 두 번째 스위치는 이전에 관찰된 것보다 빠른 ~ 100기가헤르츠의 작동 주파수에 해당하는 10피코초 후에만 따를 수 있음을 보여줌으로써 속도를 다룹니다.

"이 발견은 빛과 스핀을 효과적으로 결합하여 지금까지 달성할 수 없었던 시간 규모에서 빛으로 자성을 제어하고 자성을 통해 빛을 제어할 수 있는 MRG의 특별한 능력을 강조합니다."

그의 팀 작업에 대해 트리니티 물리학과 CRANN 교수인 Michael Coey는 다음과 같이 말했습니다. 그 물질이 이처럼 놀라운 자기광학 잠재력을 가지고 있다고 의심되었습니다.

“이번 시연은 속도와 에너지 효율성이 크게 향상되어 궁극적으로 메모리와 로직 기능이 결합된 단일 범용 장치를 실현할 수 있는 빛과 자기를 기반으로 하는 새로운 장치 개념으로 이어질 것입니다.이는 엄청난 도전이지만 이를 가능하게 할 수 있는 자료를 보여주었습니다.우리는 우리의 작업을 추진하기 위해 자금과 업계 협력을 확보하기를 희망합니다.”