CRANN（適応ナノ構造とナノデバイスに関する研究センター）の研究者、およびダブリンのトリニティカレッジの物理学部は本日、センターで開発された磁性材料がこれまでに記録された中で最速の磁気スイッチングを示すことを発表しました。
チームは、CRANNのフォトニクス研究所のフェムト秒レーザーシステムを使用して、材料の磁気配向を数兆分の1秒で切り替えてから再切り替えしました。これは、前の記録の6倍、時計の速度の100倍です。パソコン。
この発見は、新世代のエネルギー効率の高い超高速コンピューターとデータストレージシステムの材料の可能性を示しています。
研究者たちは、マンガン、ルテニウム、ガリウムから2014年にグループによって最初に合成された、MRGと呼ばれる合金で前例のないスイッチング速度を達成しました。実験では、チームはMRGの薄膜に赤いレーザー光のバーストを当て、10億分の1秒未満でメガワットの電力を供給しました。
熱伝達により、MRGの磁気方向が切り替わります。この最初の変化を達成するには、想像を絶するほど速い10分の1ピコ秒かかります（1 ps = 1兆分の1秒）。しかし、さらに重要なことに、チームは10兆分の1秒後に再び向きを戻すことができることを発見しました。これは、これまでに観察された磁石の向きの最速の再切り替えです。
それらの結果は今週、主要な物理学ジャーナルであるフィジカルレビューレターに掲載されます。
この業界における磁性材料の重要性を考えると、この発見は革新的なコンピューティングと情報技術の新しい道を開く可能性があります。多くの電子機器やインターネットの中心にある大規模なデータセンターに隠されている磁性材料は、データを読み取って保存します。現在の情報爆発は、これまで以上に多くのデータを生成し、より多くのエネルギーを消費します。データを操作するための新しいエネルギー効率の良い方法、および一致する材料を見つけることは、世界的な研究の関心事です。
トリニティチームの成功の鍵は、磁場なしで超高速スイッチングを実現する能力でした。従来の磁石の切り替えでは、別の磁石を使用しますが、これにはエネルギーと時間の両方の面でコストがかかります。MRGを使用すると、材料の光との独自の相互作用を利用して、熱パルスでスイッチングが実現されました。
トリニティの研究者であるジャン・ベスバスとカルステン・ロードは、研究の1つの方法について話し合っています。
「磁性材料には本質的に、論理に使用できるメモリがあります。これまでのところ、ある磁気状態「論理0」から別の「論理1」への切り替えは、エネルギーを大量に消費し、遅すぎます。私たちの研究は、MRGをある状態から別の状態に0.1ピコ秒で切り替えることができること、そして重要なことに、2番目のスイッチがわずか10ピコ秒後に続くことができることを示すことによって速度に取り組んでいます。これは、約100ギガヘルツの動作周波数に対応します。
「この発見は、光とスピンを効果的に結合するMRGの特別な能力を浮き彫りにし、これまで達成できなかったタイムスケールで光と光と磁気を制御できるようにします。」
Trinity's School of Physics andCRANNのMichaelCoey教授は、彼のチームの仕事について次のように述べています。材料がこの驚くべき磁気光学的可能性を持っていたのではないかと疑われました。
「このデモンストレーションは、光と磁気に基づく新しいデバイスコンセプトにつながり、速度とエネルギー効率の大幅な向上から恩恵を受ける可能性があり、最終的にはメモリとロジック機能を組み合わせた単一のユニバーサルデバイスを実現します。それは大きな挑戦ですが、それを可能にするかもしれない資料を示しました。私たちは、私たちの仕事を遂行するための資金と業界のコラボレーションを確保したいと考えています。」
投稿時間：5月5日-2021年