CRANN (Uyarlanabilir Nanoyapılar ve Nanocihazlar Araştırma Merkezi) ve Trinity College Dublin Fizik Bölümü'ndeki araştırmacılar bugün bir duyuruda bulundular:manyetik malzemeMerkezde geliştirilen bu yöntem, bugüne kadar kaydedilen en hızlı manyetik anahtarlama performansını sergiliyor.
Ekip, CRANN'deki Fotonik Araştırma Laboratuvarı'nda bulunan femtosaniye lazer sistemlerini kullanarak, malzemelerinin manyetik yönelimini trilyonda bir saniye içinde değiştirip tekrar eski haline getirmeyi başardı; bu, önceki rekorun altı katı ve kişisel bir bilgisayarın saat hızından yüz kat daha hızlı bir işlem.
Bu keşif, malzemenin yeni nesil enerji verimli ultra hızlı bilgisayarlar ve veri depolama sistemleri için potansiyelini ortaya koymaktadır.
Araştırmacılar, 2014 yılında grup tarafından manganez, rutenyum ve galyumdan sentezlenen MRG adlı bir alaşımda benzeri görülmemiş anahtarlama hızlarına ulaştılar. Deneyde, ekip MRG'nin ince filmlerine kırmızı lazer ışığı patlamaları uygulayarak, bir saniyenin milyarda birinden daha kısa sürede megavatlarca güç sağladı.
Isı transferi, MRG'nin manyetik yönelimini değiştiriyor. Bu ilk değişikliğin gerçekleşmesi inanılmaz derecede hızlı bir şekilde, pikosaniyenin onda biri kadar bir sürede gerçekleşiyor (1 ps = saniyenin trilyonda biri). Ancak daha da önemlisi, ekip yönelimi 10 trilyonda bir saniye sonra tekrar eski haline getirebildiklerini keşfetti. Bu, bir mıknatısın yöneliminin şimdiye kadar gözlemlenen en hızlı yeniden değiştirilmesidir.
Sonuçları bu hafta önde gelen fizik dergisi Physical Review Letters'da yayınlandı.
Bu keşif, bilişim ve bilgi teknolojisinde yenilikçi yollar açabilir, zira önemi büyüktür.manyetik malzemeBu sektörde manyetik malzemeler oldukça önemli bir rol oynuyor. Elektronik cihazlarımızın çoğunda ve internetin kalbindeki büyük ölçekli veri merkezlerinde gizli olan bu malzemeler, verileri okuyup depoluyor. Günümüzdeki bilgi patlaması, her zamankinden daha fazla veri üretiyor ve daha fazla enerji tüketiyor. Verileri işlemek için yeni, enerji verimli yollar ve bunlara uygun malzemeler bulmak, dünya çapında bir araştırma konusu.
Trinity ekiplerinin başarısının anahtarı, manyetik alan kullanmadan ultra hızlı anahtarlama gerçekleştirebilmeleriydi. Geleneksel mıknatıs anahtarlama yönteminde, enerji ve zaman açısından maliyetli olan başka bir mıknatıs kullanılır. MRG ile anahtarlama, malzemenin ışıkla olan eşsiz etkileşiminden yararlanılarak bir ısı darbesiyle gerçekleştirildi.
Trinity Üniversitesi araştırmacıları Jean Besbas ve Karsten Rode, araştırmanın bir yönünü ele alıyor:
“Manyetik malzemeManyetik reolojik sistemler, mantık için kullanılabilecek doğal bir hafızaya sahiptir. Şimdiye kadar, bir manyetik durumdan ('mantıksal 0') diğerine ('mantıksal 1') geçiş çok fazla enerji gerektiriyordu ve çok yavaştı. Araştırmamız, manyetik reolojik sistemleri 0,1 pikosaniyede bir durumdan diğerine geçirebileceğimizi ve en önemlisi, ikinci bir geçişin sadece 10 pikosaniye sonra gerçekleşebileceğini göstererek hızı ele alıyor; bu da yaklaşık 100 gigahertz'lik bir çalışma frekansına karşılık geliyor ve daha önce gözlemlenen her şeyden daha hızlı.
"Bu keşif, MRG'mizin ışığı ve spini etkili bir şekilde birleştirme yeteneğini vurguluyor; böylece daha önce ulaşılamayan zaman dilimlerinde manyetizmayı ışıkla ve ışığı manyetizmayla kontrol edebiliyoruz."
Trinity Fizik Okulu ve CRANN'den Profesör Michael Coey, ekibinin çalışmaları hakkında şu yorumu yaptı: "2014 yılında ekibimle birlikte manganez, rutenyum ve galyumdan oluşan, MRG olarak bilinen tamamen yeni bir alaşım yarattığımızı ilk duyurduğumuzda, malzemenin bu olağanüstü manyeto-optik potansiyele sahip olduğundan asla şüphelenmemiştik."
“Bu gösteri, ışık ve manyetizmaya dayalı, hız ve enerji verimliliğinde büyük artış sağlayabilecek yeni cihaz konseptlerine yol açacak ve belki de nihayetinde birleşik bellek ve mantık işlevselliğine sahip tek bir evrensel cihazın gerçekleştirilmesini sağlayacaktır. Bu büyük bir zorluk, ancak bunu mümkün kılabilecek bir malzeme gösterdik. Çalışmamızı sürdürmek için fon ve endüstri iş birliği sağlamayı umuyoruz.”
Yayın tarihi: 05 Mayıs 2021