Дослідники CRANN (Центр дослідження адаптивних наноструктур і нанопристроїв) і Школи фізики Трініті-коледжу Дубліна сьогодні оголосили, щомагнітний матеріалрозроблений у Центрі, демонструє найшвидше магнітне перемикання з коли-небудь зареєстрованих.
Команда використовувала фемтосекундні лазерні системи в Дослідницькій лабораторії фотоніки в CRANN, щоб перемикати, а потім повторно перемикати магнітну орієнтацію свого матеріалу за трильйонні частки секунди, що в шість разів швидше, ніж попередній рекорд, і в сто разів швидше, ніж тактова частота персональний комп'ютер.
Це відкриття демонструє потенціал матеріалу для нового покоління енергоефективних надшвидких комп’ютерів і систем зберігання даних.
Дослідники досягли безпрецедентної швидкості перемикання в сплаві під назвою MRG, вперше синтезованому групою в 2014 році з марганцю, рутенію та галію.Під час експерименту команда вразила тонкі плівки MRG спалахами червоного лазерного світла, забезпечуючи мегават потужності менш ніж за мільярдну частку секунди.
Теплопередача змінює магнітну орієнтацію MRG.Для досягнення цієї першої зміни потрібна неймовірно швидка десята пікосекунди (1 пс = одна трильйонна частка секунди).Але, що більш важливо, команда виявила, що вони можуть змінити орієнтацію через 10 трильйонних часток секунди.Це найшвидше перемикання орієнтації магніту, яке будь-коли спостерігалося.
Їхні результати опубліковані цього тижня в провідному фізичному журналі Physical Review Letters.
Відкриття може відкрити нові шляхи для інноваційних обчислювальних та інформаційних технологій, враховуючи важливістьмагнітний матеріалу цій галузі.Приховані в багатьох наших електронних пристроях, а також у великих центрах обробки даних у центрі Інтернету, магнітні матеріали зчитують і зберігають дані.Сучасний інформаційний вибух створює більше даних і споживає більше енергії, ніж будь-коли раніше.Пошук нових енергоефективних способів маніпулювання даними та відповідними матеріалами є проблемою світових досліджень.
Ключем до успіху команд Trinity була їхня здатність досягати надшвидкого перемикання без будь-якого магнітного поля.Традиційне перемикання магніту використовує інший магніт, що вимагає витрат енергії та часу.З MRG перемикання було досягнуто за допомогою теплового імпульсу, використовуючи унікальну взаємодію матеріалу зі світлом.
Дослідники Trinity Жан Бесбас і Карстен Роде обговорюють один напрямок дослідження:
«Магнітний матеріалs за своєю суттю мають пам'ять, яку можна використовувати для логіки.Поки що перемикання з одного магнітного стану «логічний 0» на інший «логічна 1» було занадто енергоємним і надто повільним.Наше дослідження стосується швидкості, показуючи, що ми можемо переключати MRG з одного стану в інший за 0,1 пікосекунди, і що важливо, що друге перемикання може відбутися лише через 10 пікосекунд, що відповідає робочій частоті ~ 100 гігагерц — швидше, ніж будь-що раніше.
«Це відкриття підкреслює особливу здатність нашого MRG ефективно поєднувати світло та обертання, щоб ми могли контролювати магнетизм за допомогою світла та світло за допомогою магнетизму в поки що недосяжних часових масштабах».
Коментуючи роботу своєї команди, професор Майкл Коуї, Школа фізики Трініті та CRANN, сказав: «У 2014 році, коли моя команда та я вперше оголосили, що ми створили абсолютно новий сплав марганцю, рутенію та галію, відомий як MRG, ми ніколи не підозрювали, що матеріал має чудовий магнітооптичний потенціал.
«Ця демонстрація призведе до нових концепцій пристроїв, заснованих на світлі та магнетизмі, які можуть виграти від значно збільшеної швидкості та енергоефективності, можливо, в кінцевому підсумку реалізуючи єдиний універсальний пристрій із комбінованими функціями пам’яті та логіки.Це величезний виклик, але ми показали матеріал, який може зробити це можливим.Ми сподіваємось забезпечити фінансування та співпрацю з галуззю для продовження нашої роботи».
Час публікації: травень-05-2021