Pesquisadores do CRANN (Centro de Pesquisa em Nanoestruturas Adaptativas e Nanodispositivos) 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 femtosegundo no Laboratório de Pesquisa Fotônica do CRANN para mudar e depois mudar novamente a orientação magnética de seu material em trilionésimos de segundo, seis vezes mais rápido que o registro 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 filmes finos de MRG com rajadas de luz laser vermelha, fornecendo megawatts de energia em menos de um bilionésimo de segundo.
A transferência de calor muda a orientação magnética do MRG.É preciso um décimo de picossegundo inimaginavelmente rápido para alcançar essa primeira mudança (1 ps = um trilionésimo de segundo).Mas, mais importante ainda, a equipe descobriu que poderia mudar a orientação novamente 10 trilionésimos de segundo depois.Esta é a mudança de orientação de um ímã mais rápida já observada.
Seus resultados foram publicados esta semana na principal revista de física, Physical Review Letters.
A descoberta poderá abrir novos caminhos para a computação e a tecnologia da informação inovadoras, dada a importância damaterial magnéticoestá nesta indústria.Escondidos em muitos dos nossos dispositivos eletrónicos, bem como nos centros de dados de grande escala no centro da Internet, os materiais magnéticos leem e armazenam os dados.A atual explosão de informação gera mais dados e consome mais energia do que nunca.Encontrar novas formas energeticamente eficientes de manipular dados e materiais correspondentes é uma preocupação da investigação a nível mundial.
A chave para o sucesso das equipes Trinity foi a capacidade de realizar a comutação ultrarrápida sem qualquer campo magnético.A comutação tradicional de um ímã usa outro ímã, o que tem um custo em termos de energia e tempo.Com o MRG a comutação foi conseguida com um pulso de calor, aproveitando a interação única do material com a luz.
Os pesquisadores da Trinity, Jean Besbas e Karsten Rode, discutem um caminho de pesquisa:
“Material magnéticos possuem inerentemente memória que pode ser usada para lógica.Até agora, a mudança de um estado magnético '0 lógico' para outro '1 lógico' tem consumido muita energia e é muito lenta.Nossa pesquisa aborda a velocidade mostrando que podemos mudar o MRG de um estado para outro em 0,1 picossegundos e, crucialmente, que uma segunda mudança pode ocorrer apenas 10 picossegundos depois, correspondendo a uma frequência operacional de ~ 100 gigahertz – mais rápido do que qualquer coisa observada antes.
“A descoberta destaca a capacidade especial do nosso MRG de acoplar eficazmente a luz e a rotação, para que possamos controlar o magnetismo com luz e a luz com magnetismo em escalas de tempo até agora inatingíveis.”
Comentando sobre o trabalho de sua equipe, o professor Michael Coey, da Trinity School of Physics e 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 suspeitava que o material tivesse esse notável potencial magneto-óptico.
“Esta demonstração levará a novos conceitos de dispositivos baseados em luz e magnetismo que poderiam se beneficiar de um grande aumento de velocidade e eficiência energética, talvez criando um único dispositivo universal com memória combinada e funcionalidade lógica.É um desafio enorme, mas mostramos um material que pode tornar isso possível.Esperamos garantir financiamento e colaboração da indústria para prosseguir o nosso trabalho.”
Horário da postagem: 05 de maio de 2021