CRANN (Adaptīvo nanostruktūru un nanoierīču pētniecības centra) un Dublinas Trīsvienības koledžas Fizikas skolas pētnieki šodien paziņoja, kamagnētiskais materiālsCentrā izstrādātā iekārta demonstrē ātrāko jebkad reģistrēto magnētisko komutāciju.
Komanda izmantoja femtosekundes lāzeru sistēmas CRANN fotonikas pētniecības laboratorijā, lai pārslēgtu un pēc tam atkārtoti pārslēgtu materiāla magnētisko orientāciju triljonos sekundes, sešas reizes ātrāk nekā iepriekšējais rekords un simts reizes ātrāk nekā personālā datora pulksteņa ātrums.
Šis atklājums demonstrē materiāla potenciālu jaunas paaudzes energoefektīviem īpaši ātriem datoriem un datu glabāšanas sistēmām.
Pētnieki sasniedza nepieredzētus pārslēgšanās ātrumus sakausējumā ar nosaukumu MRG, ko grupa pirmo reizi sintezēja 2014. gadā no mangāna, rutēnija un gallija. Eksperimentā komanda trāpīja plānām MRG plēvēm ar sarkanā lāzera gaismas uzliesmojumiem, radot megavatu jaudu mazāk nekā miljardajā sekundē.
Siltuma pārnese maina MRG magnētisko orientāciju. Lai panāktu šo pirmo izmaiņu, nepieciešama neiedomājami ātra desmitdaļa pikosekundes (1 ps = viena triljondaļa sekundes). Bet, vēl svarīgāk, komanda atklāja, ka viņi var mainīt orientāciju atpakaļ pēc 10 triljondaļām sekundes vēlāk. Šī ir ātrākā jebkad novērotā magnēta orientācijas maiņa.
Viņu rezultāti šonedēļ tiek publicēti vadošajā fizikas žurnālā Physical Review Letters.
Atklājums varētu pavērt jaunas iespējas inovatīvai skaitļošanai un informācijas tehnoloģijām, ņemot vērā to nozīmi.magnētiskais materiālsšajā nozarē. Daudzās mūsu elektroniskajās ierīcēs, kā arī liela mēroga datu centros interneta sirdī, paslēpti magnētiskie materiāli nolasa un uzglabā datus. Pašreizējā informācijas eksplozija ģenerē vairāk datu un patērē vairāk enerģijas nekā jebkad agrāk. Jaunu, energoefektīvu datu apstrādes veidu un atbilstošu materiālu atrašana ir pasaules mēroga pētniecības problēma.
Trinity komandu panākumu atslēga bija spēja panākt īpaši ātru komutāciju bez jebkāda magnētiskā lauka. Tradicionālā magnēta komutācija izmanto citu magnētu, kas prasa gan enerģiju, gan laiku. Ar MRG komutācija tika panākta ar siltuma impulsu, izmantojot materiāla unikālo mijiedarbību ar gaismu.
Trīsvienības pētnieki Žans Besbass un Karstens Rode apspriež vienu no pētījuma virzieniem:
“Magnētiskais materiālstiem piemīt atmiņa, ko var izmantot loģikai. Līdz šim pārslēgšanās no viena magnētiskā stāvokļa "loģiskā 0" uz citu "loģisko 1" ir bijusi pārāk enerģijas ietilpīga un pārāk lēna. Mūsu pētījums pievēršas ātrumam, parādot, ka mēs varam pārslēgt MRG no viena stāvokļa uz citu 0,1 pikosekundēs un, kas ir svarīgi, ka otrā pārslēgšanās var notikt tikai 10 pikosekundes vēlāk, kas atbilst darbības frekvencei ~100 gigaherci — ātrāk nekā jebkas iepriekš novērots.
"Šis atklājums izceļ mūsu MRG īpašo spēju efektīvi savienot gaismu un griešanos, lai mēs varētu kontrolēt magnētismu ar gaismu un gaismu ar magnētismu līdz šim nesasniedzamā laika posmā."
Komentējot savas komandas darbu, Trīsvienības Fizikas skolas un CRANN profesors Maikls Koijs sacīja: “2014. gadā, kad mana komanda un es pirmo reizi paziņojām, ka esam izveidojuši pilnīgi jaunu mangāna, rutēnija un gallija sakausējumu, kas pazīstams kā MRG, mēs nekad nebijām iedomājušies, ka šim materiālam piemīt tik ievērojams magnetooptiskais potenciāls.”
"Šī demonstrācija novedīs pie jaunām ierīču koncepcijām, kuru pamatā ir gaisma un magnētisms, kas varētu gūt labumu no ievērojami palielināta ātruma un energoefektivitātes, iespējams, galu galā realizējot vienu universālu ierīci ar apvienotu atmiņu un loģikas funkcionalitāti. Tas ir milzīgs izaicinājums, taču mēs esam parādījuši materiālu, kas varētu to padarīt iespējamu. Mēs ceram nodrošināt finansējumu un sadarbību ar nozari, lai turpinātu mūsu darbu."
Publicēšanas laiks: 2021. gada 5. maijs