Forskare vid Crann (Center for Research on Adaptive Nanostructures and Nanodevices) och School of Physics vid Trinity College Dublin meddelade idag att enmagnetmaterialUtvecklad vid centrum visar den snabbaste magnetiska växlingen som någonsin har registrerats.
Teamet använde femtosekund lasersystem i Photonics Research Laboratory vid Crann för att växla och sedan växla magnetiska orienteringen av deras material i trillionhs av en sekund, sex gånger snabbare än föregående post, och hundra gånger snabbare än klockhastigheten på en persondator.
Denna upptäckt visar materialets potential för en ny generation av energieffektiva ultra-snabba datorer och datalagringssystem.
Forskarna uppnådde sina enastående växlingshastigheter i en legering som kallas MRG, först syntetiserad av gruppen 2014 från mangan, rutenium och gallium. I experimentet träffade teamet tunna filmer av MRG med skurar av rött laserljus och levererade megawatt av kraft på mindre än en miljardh en sekund.
Värmeöverföringen växlar magnetisk orientering för MRG. Det tar en otänkbart snabb tiondel av ett picosekund för att uppnå denna första förändring (1 ps = en trillionth en sekund). Men ännu viktigare upptäckte teamet att de kunde byta tillbaka orienteringen igen 10 biljoner av en sekund senare. Detta är den snabbaste återbrytningen av en magnets orientering som någonsin observerats.
Deras resultat publiceras denna vecka i den ledande Physics Journal, fysiska granskningsbrev.
Upptäckten kunde öppna nya vägar för innovativ dator- och informationsteknologi med tanke på vikten avmagnetmaterials i denna bransch. Dold i många av våra elektroniska enheter, liksom i de storskaliga datacenterna i hjärtat av internet, läser och lagrar magnetiska material data. Den nuvarande informationsexplosionen genererar mer data och förbrukar mer energi än någonsin tidigare. Att hitta nya energieffektiva sätt att manipulera data och material som matchar är en världsomspännande forskningsupptäckt.
Nyckeln till Trinity Teams framgång var deras förmåga att uppnå den ultrafastväxling utan något magnetfält. Traditionell växling av en magnet använder en annan magnet, som kommer till kostnad både vad gäller energi och tid. Med MRG uppnåddes växlingen med en värmepuls, vilket utnyttjade materialets unika interaktion med ljus.
Trinity -forskare Jean Besbas och Karsten red diskuterar en väg av forskningen:
”Magnetmaterials i sig har minne som kan användas för logik. Hittills har växling från ett magnet tillstånd 'logiskt 0' till en annan 'logisk 1' varit för energi-hungrig och för långsam. Vår forskning behandlar hastigheten genom att visa att vi kan byta MRG från ett tillstånd till en annan i 0,1 picosekunder och avgörande att en andra switch endast kan följa 10 picosekunder senare, motsvarande en operativ frekvens av ~ 100 gigahertz - mer än något som observerats tidigare.
"Upptäckten belyser vår MRG: s speciella förmåga att effektivt koppla ljus och snurra så att vi kan kontrollera magnetism med ljus och ljus med magnetism på hittills ouppnåeliga tidsskalor."
Professor Michael Coey, Trinity's School of Physics and Crann, kommenterade sitt team och sade: ”Under 2014 när mitt team och jag först meddelade att vi först hade skapat en helt ny legering av mangan, ruthenium och gallium, känt som MRG, misstänkte vi aldrig att materialet hade denna anmärkningsvärda magneto-optiska potential.
”Denna demonstration kommer att leda till nya enhetskoncept baserade på ljus och magnetism som skulle kunna dra nytta av kraftigt ökad hastighet och energieffektivitet, kanske i slutändan förverkligar en enda universell enhet med kombinerat minne och logikfunktionalitet. Det är en enorm utmaning, men vi har visat ett material som kan göra det möjligt. Vi hoppas kunna säkerställa finansiering och branschsamarbete för att bedriva vårt arbete. ”
Posttid: maj-05-2021