Výskumníci z CRANN (Centrum pre výskum adaptívnych nanostruktúr a nanozariadení) a Fakulty fyziky na Trinity College v Dubline dnes oznámili, žemagnetický materiálvyvinutý v Centre demonštruje najrýchlejšie magnetické prepínanie, aké bolo kedy zaznamenané.
Tím použil femtosekundové laserové systémy vo Výskumnom laboratóriu fotoniky v CRANN na prepínanie a následné prepínanie magnetickej orientácie svojho materiálu v priebehu biliónov sekundy, čo je šesťkrát rýchlejšie ako predchádzajúci rekord a stokrát rýchlejšie ako rýchlosť hodín osobného počítača.
Tento objav demonštruje potenciál materiálu pre novú generáciu energeticky úsporných ultrarýchlych počítačov a systémov na ukladanie dát.
Výskumníci dosiahli svoje bezprecedentné rýchlosti prepínania v zliatine s názvom MRG, ktorú skupina prvýkrát syntetizovala v roku 2014 z mangánu, ruténia a gália. V experimente tím zasiahol tenké vrstvy MRG zábleskami červeného laserového svetla, čím dodal megawatty energie za menej ako miliardtinu sekundy.
Prenos tepla mení magnetickú orientáciu MRG. Dosiahnutie tejto prvej zmeny trvá nepredstaviteľne rýchlu desatinu pikosekundy (1 ps = jedna bilióntina sekundy). Ale čo je dôležitejšie, tím zistil, že dokážu zmeniť orientáciu späť o 10 bilióntin sekundy neskôr. Ide o najrýchlejšie pozorované prepnutie orientácie magnetu.
Ich výsledky boli tento týždeň publikované v poprednom fyzikálnom časopise Physical Review Letters.
Objav by mohol otvoriť nové cesty pre inovatívne výpočtové a informačné technológie, vzhľadom na dôležitosť...magnetický materiálv tomto odvetví. Magnetické materiály, skryté v mnohých našich elektronických zariadeniach, ako aj vo veľkých dátových centrách v srdci internetu, čítajú a ukladajú dáta. Súčasná informačná explózia generuje viac dát a spotrebúva viac energie ako kedykoľvek predtým. Hľadanie nových energeticky účinných spôsobov manipulácie s dátami a zodpovedajúcich materiálov je celosvetovou výskumnou záležitosťou.
Kľúčom k úspechu tímov z Trinity bola ich schopnosť dosiahnuť ultrarýchle prepínanie bez akéhokoľvek magnetického poľa. Tradičné prepínanie magnetu využíva ďalší magnet, čo je spojené s nákladmi na energiu aj čas. Pri MRG sa prepínanie dosiahlo tepelným impulzom, ktorý využíval jedinečnú interakciu materiálu so svetlom.
Výskumníci z Trinity Jean Besbas a Karsten Rode diskutujú o jednej z oblastí výskumu:
„Magnetický materiálMajú vo svojej podstate pamäť, ktorú možno použiť na logiku. Doteraz bolo prepínanie z jedného magnetického stavu „logická 0“ do druhého „logická 1“ príliš energeticky náročné a príliš pomalé. Náš výskum sa zaoberá rýchlosťou tým, že ukazuje, že MRG dokážeme prepnúť z jedného stavu do druhého za 0,1 pikosekundy a čo je kľúčové, druhé prepnutie môže nasledovať len o 10 pikosekúnd neskôr, čo zodpovedá prevádzkovej frekvencii ~ 100 gigahertzov – rýchlejšie ako čokoľvek, čo bolo doteraz pozorované.
„Tento objav zdôrazňuje špeciálnu schopnosť nášho MRG efektívne spájať svetlo a rotáciu, takže môžeme ovládať magnetizmus svetlom a svetlo magnetizmom v doteraz nedosiahnuteľných časových rámcoch.“
Profesor Michael Coey z Trinity's School of Physics a CRANN v komentári k práci svojho tímu povedal: „V roku 2014, keď sme s mojím tímom prvýkrát oznámili, že sme vytvorili úplne novú zliatinu mangánu, ruténia a gália, známu ako MRG, nikdy sme netušili, že tento materiál má taký pozoruhodný magnetooptický potenciál.“
„Táto demonštrácia povedie k novým konceptom zariadení založených na svetle a magnetizme, ktoré by mohli profitovať z výrazne zvýšenej rýchlosti a energetickej účinnosti, a možno nakoniec z realizácie jediného univerzálneho zariadenia s kombinovanou pamäťou a logickými funkciami. Je to obrovská výzva, ale ukázali sme materiál, ktorý to môže umožniť. Dúfame, že zabezpečíme financovanie a spoluprácu s priemyslom, aby sme mohli pokračovať v našej práci.“
Čas uverejnenia: 5. mája 2021