CRANN (Adaptyvių nanostruktūrų ir nanoįrenginių tyrimų centro) ir Dublino Trejybės koledžo Fizikos mokyklos mokslininkai šiandien paskelbė, kad...magnetinė medžiagaCentre sukurtas įrenginys demonstruoja greičiausią kada nors užfiksuotą magnetinį perjungimą.
Komanda naudojo femtosekundines lazerines sistemas CRANN fotonikos tyrimų laboratorijoje, kad perjungtų ir vėl perjungtų savo medžiagos magnetinę orientaciją per trilijonines sekundės dalis – šešis kartus greičiau nei ankstesnis rekordas ir šimtą kartų greičiau nei asmeninio kompiuterio taktinis greitis.
Šis atradimas rodo medžiagos potencialą naujos kartos energiją taupantiems itin greitiems kompiuteriams ir duomenų saugojimo sistemoms.
Tyrėjai pasiekė precedento neturintį perjungimo greitį lydinyje, vadinamame MRG, kurį grupė pirmą kartą susintetino 2014 m. iš mangano, rutenio ir galio. Eksperimento metu komanda paveikė plonus MRG sluoksnius raudonos lazerio šviesos pliūpsniais, kurie per mažiau nei milijardinę sekundės dalį suteikė megavatų galią.
Šilumos perdavimas pakeičia MRG magnetinę orientaciją. Šiam pirmajam pokyčiui pasiekti reikia neįsivaizduojamai greitos dešimtosios pikosekundės dalies (1 ps = viena trilijoninė sekundės dalis). Tačiau, dar svarbiau, komanda atrado, kad orientaciją galima vėl pakeisti po 10 trilijoninių sekundės dalių. Tai greičiausias kada nors stebėtas magneto orientacijos pasikeitimas.
Jų rezultatai šią savaitę paskelbti pirmaujančiame fizikos žurnale „Physical Review Letters“.
Šis atradimas gali atverti naujas galimybes novatoriškoms kompiuterinėms ir informacinėms technologijoms, atsižvelgiant į jų svarbą.magnetinė medžiagašioje pramonės šakoje. Daugelyje mūsų elektroninių prietaisų, taip pat ir dideliuose duomenų centruose interneto širdyje, paslėptos magnetinės medžiagos nuskaito ir saugo duomenis. Dabartinis informacijos sprogimas generuoja daugiau duomenų ir sunaudoja daugiau energijos nei bet kada anksčiau. Naujų energiją taupančių duomenų tvarkymo būdų ir atitinkamų medžiagų paieška yra pasaulinis mokslinių tyrimų rūpestis.
„Trinity“ komandų sėkmės raktas buvo jų gebėjimas pasiekti itin greitą perjungimą be jokio magnetinio lauko. Tradiciniam magneto perjungimui naudojamas kitas magnetas, o tai kainuoja tiek energijos, tiek laiko atžvilgiu. MRG atveju perjungimas buvo atliktas naudojant šilumos impulsą, pasinaudojant unikalia medžiagos sąveika su šviesa.
Trejybės tyrėjai Jeanas Besbas ir Karstenas Rode aptaria vieną tyrimo kryptį:
„Magnetinė medžiagaiš esmės turi atmintį, kurią galima naudoti logikai. Iki šiol perjungimas iš vienos magnetinės būsenos „loginis 0“ į kitą „loginį 1“ buvo per daug energijos reikalaujantis ir per lėtas. Mūsų tyrimas nagrinėja greičio klausimą parodydamas, kad MRG galime perjungti iš vienos būsenos į kitą per 0,1 pikosekundės ir, svarbiausia, kad antras perjungimas gali įvykti tik po 10 pikosekundžių, o tai atitinka maždaug 100 gigahercų veikimo dažnį – greičiau nei bet kas anksčiau pastebėta.
„Šis atradimas pabrėžia ypatingą mūsų MRG gebėjimą efektyviai sujungti šviesą ir sukimąsi, kad galėtume valdyti magnetizmą šviesa ir šviesą magnetizmu iki šiol nepasiekiamu laiku.“
Komentuodamas savo komandos darbą, Trinity fizikos mokyklos ir CRANN profesorius Michaelas Coey sakė: „2014 m., kai kartu su komanda pirmą kartą paskelbėme, kad sukūrėme visiškai naują mangano, rutenio ir galio lydinį, žinomą kaip MRG, niekada neįtarėme, kad ši medžiaga turi tokį nepaprastą magnetooptinį potencialą.“
„Ši demonstracija leis sukurti naujas šviesa ir magnetizmu pagrįstas įrenginių koncepcijas, kurioms būtų galima gerokai padidinti greitį ir energijos vartojimo efektyvumą, galbūt galiausiai sukuriant vieną universalų įrenginį su kombinuota atmintimi ir logikos funkcijomis. Tai didžiulis iššūkis, tačiau mes parodėme medžiagą, kuri gali tai padaryti įmanoma. Tikimės užsitikrinti finansavimą ir bendradarbiauti su pramone, kad galėtume tęsti savo darbą.“
Įrašo laikas: 2021 m. gegužės 5 d.