Raziskovalci v CRANN-u (Centru za raziskave prilagodljivih nanostruktur in nanonaprav) in na Fakulteti za fiziko na Trinity Collegeu v Dublinu so danes objavili, da je ...magnetni materialRazvit v Centru prikazuje najhitrejše magnetno preklapljanje, kar jih je bilo kdaj zabeleženih.
Ekipa je v raziskovalnem laboratoriju za fotoniko pri CRANN uporabila femtosekundne laserske sisteme, da je v trilijonskih delčkih sekunde preklopila in nato ponovno preklopila magnetno orientacijo svojega materiala, kar je šestkrat hitreje od prejšnjega rekorda in stokrat hitreje od taktne hitrosti osebnega računalnika.
To odkritje dokazuje potencial materiala za novo generacijo energetsko učinkovitih ultra hitrih računalnikov in sistemov za shranjevanje podatkov.
Raziskovalci so dosegli svoje brezprecedentne hitrosti preklapljanja v zlitini, imenovani MRG, ki jo je skupina prvič sintetizirala leta 2014 iz mangana, rutenija in galija. V poskusu je ekipa tanke filme MRG osvetlila z izbruhi rdeče laserske svetlobe, ki so v manj kot milijardinki sekunde zagotovili megavate moči.
Prenos toplote spremeni magnetno orientacijo MRG. Za dosego te prve spremembe je potrebna nepredstavljivo hitra desetinka pikosekunde (1 ps = ena bilijonka sekunde). Še pomembneje pa je, da je ekipa odkrila, da lahko orientacijo ponovno spremenijo 10 bilijonk sekunde kasneje. To je najhitrejša ponovna sprememba orientacije magneta, kar so jo kdaj opazili.
Njihovi rezultati so ta teden objavljeni v vodilni fizikalni reviji Physical Review Letters.
Odkritje bi lahko odprlo nove poti za inovativno računalništvo in informacijsko tehnologijo, glede na pomenmagnetni materialv tej panogi. Magnetni materiali, skriti v mnogih naših elektronskih napravah, pa tudi v velikih podatkovnih centrih v osrčju interneta, berejo in shranjujejo podatke. Trenutna informacijska eksplozija ustvarja več podatkov in porabi več energije kot kdaj koli prej. Iskanje novih energetsko učinkovitih načinov za manipulacijo s podatki in ustreznih materialov je svetovna raziskovalna preokupacija.
Ključ do uspeha ekip Trinity je bila njihova sposobnost doseganja ultrahitrega preklapljanja brez magnetnega polja. Tradicionalno preklapljanje magneta uporablja drug magnet, kar pa je povezano s stroški energije in časa. Pri MRG je bilo preklapljanje doseženo s toplotnim impulzom, pri čemer je bila uporabljena edinstvena interakcija materiala s svetlobo.
Raziskovalca Trinityja Jean Besbas in Karsten Rode razpravljata o enem od področij raziskave:
"Magnetni materialImajo že po naravi pomnilnik, ki ga je mogoče uporabiti za logiko. Do sedaj je bilo preklapljanje iz enega magnetnega stanja »logična 0« v drugo »logična 1« preveč energijsko potratno in prepočasno. Naše raziskave obravnavajo hitrost tako, da kažejo, da lahko MRG preklopimo iz enega stanja v drugo v 0,1 pikosekunde in, kar je ključno, da lahko drugo preklapljanje sledi le 10 pikosekund kasneje, kar ustreza delovni frekvenci ~ 100 gigahercev – hitreje kot karkoli prej opaženega.
"Odkritje poudarja posebno sposobnost našega MRG, da učinkovito združuje svetlobo in spin, tako da lahko nadzorujemo magnetizem s svetlobo in svetlobo z magnetizmom v doslej nedosegljivih časovnih okvirih."
Profesor Michael Coey s Trinityjeve šole za fiziko in CRANN je o delu svoje ekipe komentiral: »Leta 2014, ko sva z ekipo prvič oznanila, da smo ustvarili povsem novo zlitino mangana, rutenija in galija, znano kot MRG, nismo nikoli sumili, da ima material tako izjemen magnetooptični potencial.«
»Ta demonstracija bo vodila do novih konceptov naprav, ki temeljijo na svetlobi in magnetizmu, in bi lahko imele koristi od močno povečane hitrosti in energetske učinkovitosti, morda pa bi na koncu uresničile eno samo univerzalno napravo s kombinirano pomnilniško in logično funkcionalnostjo. To je velik izziv, vendar smo pokazali material, ki bi to lahko omogočil. Upamo, da bomo zagotovili financiranje in sodelovanje z industrijo za nadaljevanje našega dela.«
Čas objave: 5. maj 2021