Onderzoekers van Crann (het Centrum voor onderzoek naar adaptieve nanostructuren en nanodevices), en de School of Physics aan het Trinity College Dublin, heeft vandaag aangekondigd dat Amagnetisch materiaalOntwikkeld in het centrum toont de snelste magnetische schakelen ooit opgenomen.
Het team gebruikte femtoseconde lasersystemen in het Photonics Research Laboratory in Crann om te schakelen en vervolgens de magnetische oriëntatie van hun materiaal opnieuw te schakelen in triljoende van een seconde, zes keer sneller dan het vorige record, en honderd keer hoger dan de kloksnelheid van een personal computer.
Deze ontdekking toont het potentieel van het materiaal voor een nieuwe generatie energie-efficiënte ultrasnelle computers en gegevensopslagsystemen.
De onderzoekers bereikten hun ongekende schakelsnelheden in een legering genaamd MRG, voor het eerst gesynthetiseerd door de groep in 2014 vanuit mangaan, ruthenium en gallium. In het experiment sloeg het team dunne films van MRG met bursts van rood laserlicht, waardoor megawatt van kracht in minder dan een miljardste seconde werd geleverd.
De warmteoverdracht schakelt de magnetische oriëntatie van MRG over. Het duurt een onvoorstelbaar snelle tiende van een picoseconde om deze eerste verandering te bereiken (1 ps = een biljoenste van een seconde). Maar nog belangrijker, het team ontdekte dat ze de oriëntatie opnieuw 10 biljoende van een seconde later konden veranderen. Dit is de snelste herschakelen van de oriëntatie van een magneet ooit waargenomen.
Hun resultaten worden deze week gepubliceerd in het toonaangevende fysica -tijdschrift, Physical Review Letters.
De ontdekking zou nieuwe wegen kunnen openen voor innovatieve computer- en informatietechnologie, gezien het belang vanmagnetisch materiaals in deze branche. Verborgen in veel van onze elektronische apparaten, evenals in de grootschalige datacenters in het hart van internet, lezen en bewaren magnetische materialen de gegevens. De huidige informatie -explosie genereert meer gegevens en verbruikt meer energie dan ooit tevoren. Het vinden van nieuwe energie-efficiënte manieren om gegevens en het matchen van gegevens te manipuleren, is een wereldwijd onderzoek naar onderzoek.
De sleutel tot het succes van de Trinity -teams was hun vermogen om het ultrasnelschakelaar te bereiken zonder enig magnetisch veld. Traditionele omschakelen van een magneet maakt gebruik van een andere magneet, die kostprijs komt in termen van zowel energie als tijd. Met MRG werd het schakelen bereikt met een warmtepuls, waardoor de unieke interactie van het materiaal met licht gebruik maakte.
Trinity -onderzoekers Jean Besbas en Karsten Rode bespreken één weg van het onderzoek:
'Magnetisch materiaalS heeft inherent geheugen dat kan worden gebruikt voor logica. Tot nu toe is het overstappen van de ene 'logische 0' naar de andere 'logische 1' van de ene 'logische 0' te energiehongerig en te traag. Ons onderzoek richt zich op snelheid door aan te tonen dat we MRG van de ene toestand naar de andere kunnen veranderen in 0,1 picoseconden en cruciaal dat een tweede schakelaar slechts 10 picoseconden later kan volgen, overeenkomend met een operationele frequentie van ~ 100 Gigahertz - sneller dan iets dat eerder werd waargenomen.
"De ontdekking benadrukt het speciale vermogen van onze MRG om lichte en spin effectief te koppelen, zodat we het magnetisme kunnen regelen met licht en licht met magnetisme op tot nu toe onbereikbare tijdschalen."
Professor Michael Coey, Trinity's School of Physics en Crann, zei op het werk van zijn team, zei: “In 2014, toen mijn team en ik voor het eerst aankondigden dat we een volledig nieuwe legering van mangaan, Ruthenium en Gallium, bekend als MRG, hadden gecreëerd, hebben we nooit vermoed dat het materiaal dit opmerkelijke magneto-optische potentieel had.
“Deze demonstratie zal leiden tot nieuwe apparaatconcepten op basis van licht en magnetisme die kunnen profiteren van een sterk verhoogde snelheid en energie -efficiëntie, misschien uiteindelijk het realiseren van een enkel universeel apparaat met gecombineerd geheugen- en logische functionaliteit. Het is een enorme uitdaging, maar we hebben een materiaal laten zien dat het mogelijk kan maken. We hopen financiering en industriële samenwerking te waarborgen om ons werk na te streven. ”
Posttijd: mei-05-2021