Naukowcy z CRANN (Centrum Badań nad Adaptacyjnymi Nanostrukturami i Nanourządzeniami) oraz ze Szkoły Fizyki w Trinity College w Dublinie ogłosili dzisiaj, żemateriał magnetycznyopracowany w Centrum demonstruje najszybsze przełączanie magnetyczne, jakie kiedykolwiek zarejestrowano.
Zespół wykorzystał systemy laserów femtosekundowych w Laboratorium Badań Fotoniki w CRANN do przełączania, a następnie ponownego przełączania orientacji magnetycznej materiału w ciągu bilionowych części sekundy, sześć razy szybciej niż poprzedni rekord i sto razy szybciej niż prędkość zegara komputer osobisty.
Odkrycie to pokazuje potencjał materiału dla nowej generacji energooszczędnych, ultraszybkich komputerów i systemów przechowywania danych.
Naukowcy osiągnęli bezprecedensowe prędkości przełączania w stopie o nazwie MRG, zsyntetyzowanym po raz pierwszy przez grupę w 2014 r. z manganu, rutenu i galu.W eksperymencie zespół uderzył w cienkie warstwy MRG rozbłyskami czerwonego światła lasera, dostarczając megawaty mocy w czasie krótszym niż jedna miliardowa sekundy.
Przenikanie ciepła zmienia orientację magnetyczną MRG.Osiągnięcie tej pierwszej zmiany zajmuje niewyobrażalnie szybką dziesiątą pikosekundy (1 ps = jedna bilionowa sekundy).Co jednak ważniejsze, zespół odkrył, że może zmienić orientację z powrotem 10 bilionowych sekundy później.Jest to najszybsza zmiana orientacji magnesu, jaką kiedykolwiek zaobserwowano.
Wyniki ich badań opublikowano w tym tygodniu w wiodącym czasopiśmie fizycznym „Physical Review Letters”.
Odkrycie może otworzyć nowe możliwości dla innowacyjnych technologii informatycznych i informatycznych, biorąc pod uwagę znaczeniemateriał magnetycznyw tej branży.Materiały magnetyczne ukryte w wielu naszych urządzeniach elektronicznych, a także w dużych centrach danych w sercu Internetu, odczytują i przechowują dane.Obecna eksplozja informacyjna generuje więcej danych i zużywa więcej energii niż kiedykolwiek wcześniej.Znalezienie nowych, energooszczędnych sposobów manipulowania danymi i odpowiednich materiałów jest przedmiotem zainteresowania badaczy na całym świecie.
Kluczem do sukcesu zespołów Trinity była ich zdolność do uzyskania ultraszybkiego przełączania bez użycia pola magnetycznego.Tradycyjne przełączanie magnesu wykorzystuje inny magnes, co wiąże się z kosztami zarówno pod względem energii, jak i czasu.W przypadku MRG przełączanie odbywało się za pomocą impulsu cieplnego, wykorzystując wyjątkową interakcję materiału ze światłem.
Badacze Trinity, Jean Besbas i Karsten Rode, omawiają jeden kierunek badań:
„Materiał magnetycznyZ natury posiadają pamięć, którą można wykorzystać do celów logicznych.Jak dotąd przejście z jednego stanu magnetycznego „logicznego 0” na inny „logiczny 1” było zbyt energochłonne i zbyt powolne.Nasze badania dotyczą szybkości, pokazując, że możemy przełączyć MRG z jednego stanu na drugi w ciągu 0,1 pikosekundy, a co najważniejsze, drugie przełączenie może nastąpić zaledwie 10 pikosekund później, co odpowiada częstotliwości roboczej ~ 100 gigaherców – czyli szybciej niż cokolwiek zaobserwowano wcześniej.
„Odkrycie podkreśla szczególną zdolność naszego MRG do skutecznego łączenia światła i wirowania, dzięki czemu możemy kontrolować magnetyzm za pomocą światła i światło za pomocą magnetyzmu w dotychczas nieosiągalnych skalach czasowych”.
Komentując pracę swojego zespołu, profesor Michael Coey z Trinity's School of Physics i CRANN powiedział: „W 2014 roku, kiedy mój zespół i ja po raz pierwszy ogłosiliśmy, że stworzyliśmy zupełnie nowy stop manganu, rutenu i galu, znany jako MRG, nigdy nie podejrzewali, że materiał ma niezwykły potencjał magnetooptyczny.
„Ta demonstracja doprowadzi do powstania nowych koncepcji urządzeń opartych na świetle i magnetyzmie, które mogłyby zyskać na znacznie zwiększonej szybkości i efektywności energetycznej, być może ostatecznie tworząc jedno uniwersalne urządzenie z połączoną funkcjonalnością pamięci i logiki.To ogromne wyzwanie, ale pokazaliśmy materiał, który może to umożliwić.Mamy nadzieję zapewnić finansowanie i współpracę branżową, aby kontynuować naszą pracę.
Czas publikacji: 5 maja 2021 r