Pesquisadores do CRANN (Centro de Pesquisa em Nanoestruturas e Nanodispositivos Adaptativos) e da Escola de Física do Trinity College Dublin anunciaram hoje que ummaterial magnéticoDesenvolvido no Centro, demonstra a comutação magnética mais rápida já registrada.
A equipe utilizou sistemas de laser de femtosegundo no Laboratório de Pesquisa Fotônica do CRANN para alternar e, em seguida, reverter a orientação magnética de seu material em trilionésimos de segundo, seis vezes mais rápido que o recorde anterior e cem vezes mais rápido que a velocidade do clock de um computador pessoal.
Essa descoberta demonstra o potencial do material para uma nova geração de computadores ultrarrápidos e sistemas de armazenamento de dados com alta eficiência energética.
Os pesquisadores alcançaram velocidades de comutação sem precedentes em uma liga chamada MRG, sintetizada pela primeira vez pelo grupo em 2014 a partir de manganês, rutênio e gálio. No experimento, a equipe atingiu filmes finos de MRG com pulsos de luz laser vermelha, fornecendo megawatts de potência em menos de um bilionésimo de segundo.
A transferência de calor altera a orientação magnética do MRG. Leva um tempo inimaginavelmente curto, da ordem de um décimo de picossegundo (1 ps = um trilionésimo de segundo), para que essa primeira mudança ocorra. Mas, ainda mais importante, a equipe descobriu que podia reverter a orientação em 10 trilionésimos de segundo depois. Essa é a reversão de orientação de um ímã mais rápida já observada.
Os resultados foram publicados esta semana na principal revista de física, Physical Review Letters.
A descoberta poderá abrir novos caminhos para a computação inovadora e a tecnologia da informação, dada a importância dematerial magnéticoNesta indústria, os materiais magnéticos são essenciais. Ocultos em muitos dos nossos dispositivos eletrônicos, bem como nos grandes centros de dados que são o coração da internet, eles leem e armazenam dados. A atual explosão de informações gera mais dados e consome mais energia do que nunca. Encontrar novas maneiras energeticamente eficientes de manipular dados, e materiais compatíveis, é uma preocupação de pesquisa mundial.
A chave para o sucesso das equipes da Trinity foi a capacidade de realizar a comutação ultrarrápida sem nenhum campo magnético. A comutação tradicional de um ímã utiliza outro ímã, o que acarreta custos em termos de energia e tempo. Com o MRG, a comutação foi alcançada com um pulso de calor, aproveitando a interação única do material com a luz.
Os pesquisadores da Trinity, Jean Besbas e Karsten Rode, discutem uma das linhas de pesquisa:
“Material magnéticoOs magnetorelétricos possuem memória inerente que pode ser usada para lógica. Até agora, a transição de um estado magnético, 'lógico 0', para outro, 'lógico 1', era muito lenta e consumia muita energia. Nossa pesquisa aborda a questão da velocidade, mostrando que podemos alternar um magnetorelétrico de um estado para outro em 0,1 picossegundos e, crucialmente, que uma segunda alternância pode ocorrer apenas 10 picossegundos depois, correspondendo a uma frequência operacional de aproximadamente 100 gigahertz — mais rápida do que qualquer coisa observada anteriormente.
“A descoberta destaca a capacidade especial do nosso MRG de acoplar efetivamente luz e spin, permitindo-nos controlar o magnetismo com a luz e a luz com o magnetismo em escalas de tempo até então inatingíveis.”
Ao comentar o trabalho de sua equipe, o Professor Michael Coey, da Escola de Física do Trinity College Dublin e do CRANN, disse: “Em 2014, quando minha equipe e eu anunciamos pela primeira vez que havíamos criado uma liga completamente nova de manganês, rutênio e gálio, conhecida como MRG, jamais suspeitamos que o material tivesse esse notável potencial magneto-óptico.
“Esta demonstração abrirá caminho para novos conceitos de dispositivos baseados em luz e magnetismo, que poderão se beneficiar de um aumento significativo na velocidade e na eficiência energética, talvez culminando na criação de um único dispositivo universal com funcionalidades combinadas de memória e lógica. É um desafio enorme, mas demonstramos um material que pode torná-lo possível. Esperamos obter financiamento e colaboração da indústria para dar continuidade ao nosso trabalho.”
Data da publicação: 05 de maio de 2021