Pesquisadores do CRANN (Centro de Pesquisa em Nanoestruturas e Nanodispositivos Adaptáveis) 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 usou sistemas de laser de femtossegundo no Laboratório de Pesquisa Fotônica do CRANN para alternar e alternar novamente a orientação magnética do 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.
Esta descoberta demonstra o potencial do material para uma nova geração de computadores ultrarrápidos e sistemas de armazenamento de dados com 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 finas películas de MRG com rajadas 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. Essa primeira mudança leva um décimo de picossegundo inimaginavelmente rápido (1 ps = um trilionésimo de segundo). Mas, mais importante, a equipe descobriu que era possível alterar a orientação novamente 10 trilionésimos de segundo depois. Essa é a reorientação magnética mais rápida já observada.
Os resultados foram publicados esta semana no principal periódico de física, Physical Review Letters.
A descoberta pode abrir novos caminhos para a computação inovadora e a tecnologia da informação, dada a importância damaterial magnéticos neste setor. Escondidos em muitos dos nossos dispositivos eletrônicos, bem como nos grandes data centers no coração da internet, materiais magnéticos leem e armazenam os 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 correspondentes, é uma preocupação de pesquisa mundial.
A chave para o sucesso das equipes da Trinity foi a capacidade de realizar a comutação ultrarrápida sem a necessidade de campo magnético. A comutação tradicional de um ímã utiliza outro ímã, o que acarreta custos em termos de energia e tempo. Com a MRG, a comutação foi realizada 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 via de pesquisa:
“Material magnéticoOs s possuem inerentemente memória que pode ser usada para lógica. Até agora, a mudança de um estado magnético "lógico 0" para outro "lógico 1" tem sido muito lenta e consome muita energia. Nossa pesquisa aborda a velocidade, mostrando que podemos mudar o MRG de um estado para outro em 0,1 picossegundo e, crucialmente, que uma segunda mudança só pode ocorrer 10 picossegundos depois, correspondendo a uma frequência operacional de aproximadamente 100 gigahertz — mais rápida do que qualquer coisa observada até então.
“A descoberta destaca a capacidade especial do nosso MRG de acoplar efetivamente a luz e o spin, de modo que possamos controlar o magnetismo com a luz e a luz com o magnetismo em escalas de tempo até então inatingíveis.”
Comentando sobre o trabalho de sua equipe, o professor Michael Coey, da Escola de Física da Trinity 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, nunca suspeitamos que o material tivesse esse notável potencial magneto-óptico.
Esta demonstração levará a novos conceitos de dispositivos baseados em luz e magnetismo que poderão se beneficiar de um aumento significativo na velocidade e na eficiência energética, talvez resultando, em última análise, em um único dispositivo universal com funcionalidade combinada de memória e lógica. É um desafio enorme, mas demonstramos um material que pode torná-lo possível. Esperamos garantir financiamento e colaboração da indústria para prosseguir com nosso trabalho.
Horário da postagem: 05/05/2021