CRANN(적응형 나노구조 및 나노소자 연구 센터)의 연구원과 트리니티 칼리지 더블린 물리학과가 오늘 다음과 같이 발표했습니다.자성체이 센터에서 개발한 기술은 지금까지 기록된 것 중 가장 빠른 자기 스위칭을 보여줍니다.
연구팀은 CRANN의 광자 연구실에서 펨토초 레이저 시스템을 사용하여 수조분의 1초 만에 물질의 자기 방향을 바꾸고 다시 바꾸었습니다. 이는 이전 기록보다 6배 빠르고 개인용 컴퓨터의 클럭 속도보다 100배 빠릅니다.
이번 발견은 에너지 효율적인 초고속 컴퓨터와 데이터 저장 시스템의 차세대를 개발하는 데 이 소재가 잠재력이 있음을 보여줍니다.
연구진은 2014년 망간, 루테늄, 갈륨을 사용하여 최초로 합성한 MRG라는 합금을 통해 전례 없는 스위칭 속도를 달성했습니다. 이 실험에서 연구팀은 MRG 박막에 적색 레이저를 발사하여 10억분의 1초도 채 되지 않는 시간에 메가와트급 전력을 생성했습니다.
열 전달은 MRG의 자기 방향을 전환합니다. 이 첫 번째 변화를 달성하는 데는 상상할 수 없을 정도로 빠른 1/10 피코초(1ps = 1조 분의 1초)가 걸립니다. 하지만 더 중요한 것은, 연구팀은 1/10조 분의 1초 후에 다시 방향을 전환할 수 있다는 것을 발견했다는 것입니다. 이는 자석 방향의 재전환이 관측된 역사상 가장 빠른 속도입니다.
이들의 연구 결과는 이번 주에 물리학 분야의 대표적인 저널인 Physical Review Letters에 게재되었습니다.
이 발견은 컴퓨팅 및 정보 기술의 중요성을 감안할 때 혁신적인 컴퓨팅 및 정보 기술에 새로운 길을 열어줄 수 있습니다.자성체이 산업의 핵심입니다. 우리가 사용하는 많은 전자 기기와 인터넷의 심장부에 있는 대규모 데이터 센터에는 자성 물질이 데이터를 읽고 저장합니다. 오늘날 정보 폭발은 그 어느 때보다 더 많은 데이터를 생성하고 더 많은 에너지를 소비합니다. 데이터를 조작하는 새로운 에너지 효율적인 방법과 그에 맞는 소재를 찾는 것은 전 세계적인 연구 과제입니다.
트리니티 팀의 성공 비결은 자기장 없이 초고속 스위칭을 달성할 수 있었다는 점입니다. 기존의 자석 스위칭은 다른 자석을 사용하는데, 이는 에너지와 시간 측면에서 비용이 많이 듭니다. MRG는 열 펄스를 통해 스위칭을 구현했으며, 이는 재료와 빛 간의 고유한 상호작용을 활용합니다.
트리니티 연구원인 Jean Besbas와 Karsten Rode는 연구의 한 방향에 대해 논의합니다.
“자성체s는 본질적으로 논리 연산에 사용할 수 있는 메모리를 가지고 있습니다. 지금까지 하나의 자기 상태 '논리적 0'에서 다른 '논리적 1'로 전환하는 것은 너무 많은 에너지를 소모하고 너무 느렸습니다. 저희 연구는 MRG를 0.1피코초 안에 한 상태에서 다른 상태로 전환할 수 있다는 것을 보여줌으로써 속도를 향상시켰고, 결정적으로 두 번째 전환은 단 10피코초 후에야 가능하다는 것을 보여주었습니다. 이는 약 100기가헤르츠의 작동 주파수에 해당하며, 이는 이전에 관찰된 어떤 것보다 빠른 속도입니다.
"이 발견은 우리 MRG가 빛과 스핀을 효과적으로 결합하는 특별한 능력을 가지고 있음을 보여주는데, 이를 통해 우리는 지금까지 달성할 수 없었던 시간 척도에서 빛으로 자기를, 빛으로 자기를 제어할 수 있게 되었습니다."
트리니티 대학 물리학과와 CRANN의 마이클 코이 교수는 자신의 팀의 연구에 대해 다음과 같이 말했습니다. "2014년에 저와 제 팀이 MRG라고 알려진 망간, 루테늄, 갈륨의 완전히 새로운 합금을 만들었다고 처음 발표했을 때, 우리는 이 물질이 이렇게 놀라운 자기광학적 잠재력을 가지고 있다고는 전혀 생각하지 못했습니다.
"이번 시연은 빛과 자기를 기반으로 하는 새로운 장치 개념으로 이어질 것입니다. 이 장치는 속도와 에너지 효율이 크게 향상되어 궁극적으로 메모리와 로직 기능을 결합한 단일 범용 장치를 구현할 수 있을 것입니다. 엄청난 도전이지만, 이를 가능하게 할 수 있는 소재를 개발했습니다. 연구 진행을 위해 자금 지원과 업계 협력을 확보할 수 있기를 기대합니다."
게시일: 2021년 5월 5일