Forskere ved CRANN (The Center for Research on Adaptive Nanostructures and Nanodevices), og School of Physics ved Trinity College Dublin, kunngjorde i dag at enmagnetisk materialeutviklet ved senteret demonstrerer den raskeste magnetiske svitsjen som noen gang er registrert.
Teamet brukte femtosekundlasersystemer i Photonics Research Laboratory ved CRANN for å bytte og deretter bytte om den magnetiske orienteringen til materialet deres i billioner av et sekund, seks ganger raskere enn den forrige rekorden og hundre ganger raskere enn klokkehastigheten på en personlig datamaskin.
Denne oppdagelsen demonstrerer potensialet til materialet for en ny generasjon energieffektive ultraraske datamaskiner og datalagringssystemer.
Forskerne oppnådde sine enestående byttehastigheter i en legering kalt MRG, først syntetisert av gruppen i 2014 fra mangan, ruthenium og gallium.I eksperimentet traff teamet tynne filmer av MRG med utbrudd av rødt laserlys, og leverte megawatt strøm på mindre enn en milliarddels sekund.
Varmeoverføringen bytter den magnetiske orienteringen til MRG.Det tar en ufattelig rask tiendedel av et pikosekund å oppnå denne første endringen (1 ps = en trilliondels sekund).Men enda viktigere, teamet oppdaget at de kunne endre retningen tilbake igjen 10 billioner av et sekund senere.Dette er den raskeste omvekslingen av en magnets orientering som noen gang er observert.
Resultatene deres publiseres denne uken i det ledende fysikktidsskriftet, Physical Review Letters.
Oppdagelsen kan åpne nye veier for innovativ databehandling og informasjonsteknologi, gitt viktigheten avmagnetisk materiales i denne bransjen.Skjult i mange av våre elektroniske enheter, så vel som i de store datasentrene i hjertet av internett, leser og lagrer magnetisk materiale dataene.Den nåværende informasjonseksplosjonen genererer mer data og bruker mer energi enn noen gang før.Å finne nye energieffektive måter å manipulere data, og materialer for å matche, er en verdensomspennende forskningsopptatthet.
Nøkkelen til Trinity-teamenes suksess var deres evne til å oppnå ultrarask veksling uten noe magnetfelt.Tradisjonell bytte av en magnet bruker en annen magnet, som koster både energi og tid.Med MRG ble svitsjen oppnådd med en varmepuls, og utnyttet materialets unike interaksjon med lys.
Treenighetsforskerne Jean Besbas og Karsten Rode diskuterer en vei for forskningen:
"Magnetisk materiales har iboende minne som kan brukes til logikk.Så langt har bytte fra en magnetisk tilstand 'logisk 0' til en annen 'logisk 1' vært for energisulten og for sakte.Forskningen vår tar for seg hastighet ved å vise at vi kan bytte MRG fra en tilstand til en annen på 0,1 pikosekunder og avgjørende at en andre bryter kan følge bare 10 pikosekunder senere, tilsvarende en operasjonsfrekvens på ~ 100 gigahertz - raskere enn noe tidligere observert.
"Oppdagelsen fremhever den spesielle evnen vår MRG har til å effektivt koble lys og spinn slik at vi kan kontrollere magnetisme med lys og lys med magnetisme på hittil uoppnåelige tidsskalaer."
I en kommentar til teamets arbeid sa professor Michael Coey, Trinity's School of Physics og CRANN, "I 2014 da teamet mitt og jeg først kunngjorde at vi hadde laget en helt ny legering av mangan, ruthenium og gallium, kjent som MRG, har vi aldri mistenkte at materialet hadde dette bemerkelsesverdige magneto-optiske potensialet.
"Denne demonstrasjonen vil føre til nye enhetskonsepter basert på lys og magnetisme som kan dra nytte av kraftig økt hastighet og energieffektivitet, kanskje til slutt realisere en enkelt universell enhet med kombinert minne og logikkfunksjonalitet.Det er en kjempeutfordring, men vi har vist et materiale som kan gjøre det mulig.Vi håper å sikre finansiering og industrisamarbeid for å fortsette arbeidet vårt.»
Innleggstid: mai-05-2021