วัสดุแม่เหล็กแบ่งบันทึกการสลับเร็วเป็นพิเศษ

นักวิจัยที่ CRANN (ศูนย์วิจัยเกี่ยวกับโครงสร้างนาโนและนาโนที่ปรับตัวได้) และโรงเรียนฟิสิกส์ที่ทรินิตี้คอลเลจดับลินประกาศในวันนี้ว่ากวัสดุแม่เหล็กการพัฒนาที่ศูนย์กลางแสดงให้เห็นถึงการสลับแม่เหล็กที่เร็วที่สุดเท่าที่เคยบันทึกไว้

ทีมใช้ระบบเลเซอร์ femtosecond ในห้องปฏิบัติการวิจัย Photonics ที่ Crann เพื่อสลับแล้วสลับการวางแนวแม่เหล็กของวัสดุของพวกเขาเป็นล้านล้านวินาทีเร็วกว่าสถิติก่อนหน้านี้หกเท่าและเร็วกว่าความเร็วสัญญาณนาฬิกาของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลหนึ่งร้อยเท่า

การค้นพบนี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของวัสดุสำหรับคอมพิวเตอร์รุ่นใหม่ที่ประหยัดพลังงานและระบบการจัดเก็บข้อมูล

นักวิจัยประสบความสำเร็จในการเปลี่ยนความเร็วอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อนในโลหะผสมที่เรียกว่า MRG ซึ่งสังเคราะห์ครั้งแรกโดยกลุ่มในปี 2014 จากแมงกานีสรูทีเนียมและแกลเลียม ในการทดลองทีมตีภาพยนตร์บาง ๆ ของ MRG ด้วยแสงเลเซอร์สีแดงระเบิดส่งพลังเมกะวัตต์ในเวลาน้อยกว่าหนึ่งพันล้านวินาที

การถ่ายเทความร้อนจะเปลี่ยนการวางแนวแม่เหล็กของ MRG ต้องใช้ picosecond อย่างรวดเร็วอย่างไม่น่าเชื่อเพื่อให้ได้การเปลี่ยนแปลงครั้งแรก (1 ps = หนึ่งล้านล้านของวินาที) แต่ที่สำคัญกว่านั้นทีมค้นพบว่าพวกเขาสามารถสลับการวางแนวกลับอีกครั้ง 10 ล้านล้านในวินาทีต่อมา นี่คือการสลับการวางแนวของแม่เหล็กที่เร็วที่สุดที่เคยสังเกต

ผลลัพธ์ของพวกเขาได้รับการตีพิมพ์ในสัปดาห์นี้ในวารสารฟิสิกส์ชั้นนำจดหมายทบทวนทางกายภาพ

การค้นพบนี้สามารถเปิดช่องทางใหม่สำหรับการคำนวณและเทคโนโลยีสารสนเทศที่เป็นนวัตกรรมวัสดุแม่เหล็กในอุตสาหกรรมนี้ ซ่อนอยู่ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเราหลายแห่งรวมถึงในศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่ที่เป็นหัวใจของอินเทอร์เน็ตวัสดุแม่เหล็กอ่านและจัดเก็บข้อมูล การระเบิดของข้อมูลในปัจจุบันสร้างข้อมูลมากขึ้นและใช้พลังงานมากขึ้นกว่าเดิม การค้นหาวิธีการประหยัดพลังงานใหม่ในการจัดการข้อมูลและวัสดุให้เข้ากันเป็นความลุ่มหลงการวิจัยทั่วโลก

กุญแจสำคัญสู่ความสำเร็จของทีมทรินิตี้คือความสามารถในการเปลี่ยนการสลับเร็วโดยไม่ต้องมีสนามแม่เหล็กใด ๆ การสลับแม่เหล็กแบบดั้งเดิมใช้แม่เหล็กอื่นซึ่งมีค่าใช้จ่ายทั้งพลังงานและเวลา ด้วย MRG การสลับนั้นทำได้ด้วยพัลส์ความร้อนทำให้ใช้การโต้ตอบที่เป็นเอกลักษณ์ของวัสดุกับแสง

นักวิจัยของ Trinity Jean Besbas และ Karsten Rode หารือเกี่ยวกับ One Avenue of the Research:

-วัสดุแม่เหล็กมีหน่วยความจำที่สามารถใช้สำหรับตรรกะได้ จนถึงตอนนี้การเปลี่ยนจากสถานะแม่เหล็กหนึ่ง 'logical 0' เป็น 'ตรรกะ 1' อีกสถานะหนึ่ง 'ได้รับการหิวโหยและช้าเกินไป การวิจัยของเราจัดการกับความเร็วโดยแสดงให้เห็นว่าเราสามารถสลับ MRG จากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่งใน 0.1 picoseconds และอย่างยิ่งใหญ่ที่สวิตช์ที่สองสามารถติดตามได้เพียง 10 picoseconds ในภายหลังซึ่งสอดคล้องกับความถี่ในการปฏิบัติงาน ~ 100 Gigahertz - เร็วกว่าสิ่งที่สังเกตเห็นมาก่อน

“ การค้นพบนี้เน้นความสามารถพิเศษของ MRG ของเราในการใช้แสงและหมุนอย่างมีประสิทธิภาพเพื่อให้เราสามารถควบคุมแม่เหล็กด้วยแสงและแสงด้วยแม่เหล็กในช่วงเวลาที่ไม่อาจเกิดขึ้นได้อย่างไม่น่าเชื่อ”

ความคิดเห็นเกี่ยวกับงานของทีมศาสตราจารย์ Michael Coey คณะวิชาฟิสิกส์และ Crann ของ Trinity กล่าวว่า“ ในปี 2014 เมื่อทีมของฉันและฉันประกาศครั้งแรกว่าเราได้สร้างโลหะผสมใหม่ของแมงกานีสรูทีเนียมและแกลเลียมที่รู้จักกันในชื่อ MRG

“ การสาธิตนี้จะนำไปสู่แนวคิดของอุปกรณ์ใหม่โดยใช้แสงและแม่เหล็กที่จะได้รับประโยชน์จากความเร็วและประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นอย่างมากบางทีอาจจะตระหนักถึงอุปกรณ์สากลเดียวที่มีหน่วยความจำรวมและฟังก์ชันตรรกะ มันเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ แต่เราได้แสดงเนื้อหาที่อาจทำให้เป็นไปได้ เราหวังว่าจะรักษาความปลอดภัยการระดมทุนและการทำงานร่วมกันในอุตสาหกรรมเพื่อติดตามงานของเรา”