자성 재료, 초고속 스위칭 기록 경신

CRANN(적응형 나노구조 및 나노장치 연구 센터)의 연구원들과 더블린 트리니티 칼리지 물리학부의 연구원들은 오늘 센터에서 개발된 자성 재료가 지금까지 기록된 가장 빠른 자기 스위칭을 보여주었다고 발표했습니다.

팀은 CRANN의 Photonics Research Laboratory에서 펨토초 레이저 시스템을 사용하여 이전 기록보다 6배 빠르며 개인용 컴퓨터.

이 발견은 에너지 효율적인 초고속 컴퓨터 및 데이터 저장 시스템의 새로운 세대를 위한 재료의 잠재력을 보여줍니다.

연구원들은 망간, 루테늄 및 갈륨으로 2014년 그룹에서 처음 합성한 MRG라는 합금에서 전례 없는 스위칭 속도를 달성했습니다.이 실험에서 팀은 MRG 박막에 적색 레이저 광선을 분사하여 10억분의 1초 이내에 메가와트의 전력을 전달했습니다.

열 전달은 MRG의 자기 방향을 전환합니다.이 첫 번째 변화를 달성하는 데 상상할 수 없을 정도로 빠른 10분의 1피코초가 걸립니다(1ps = 1조 분의 1초).그러나 더 중요한 것은 팀이 방향을 10조 분의 1초 후에 다시 전환할 수 있다는 것을 발견했다는 것입니다.이것은 지금까지 관찰된 자석 방향의 가장 빠른 재전환입니다.

그들의 결과는 이번 주 최고의 물리학 저널인 Physical Review Letters에 게재되었습니다.

이발견은이산업에서 자성 재료의 중요성을 고려할 때 혁신적인 컴퓨팅 및 정보 기술을 위한 새로운 길을 열 수 있습니다.우리의 많은 전자 장치와 인터넷의 중심에 있는 대규모 데이터 센터에 숨겨져 있는 자성 물질은 데이터를 읽고 저장합니다.현재의 정보 폭발은 그 어느 때보다 더 많은 데이터를 생성하고 더 많은 에너지를 소비합니다.데이터를 조작하고 일치하는 재료를 조작하는 새로운 에너지 효율적인 방법을 찾는 것은 전 세계적인 연구 관심사입니다.

Trinity 팀의 성공 비결은 자기장 없이 초고속 스위칭을 달성하는 능력이었습니다.기존의 자석 스위칭은 에너지와 시간 면에서 비용이 많이 드는 다른 자석을 사용합니다.MRG를 사용하면 열 펄스로 전환이 이루어지며 빛과 재료의 고유한 상호 작용을 사용합니다.

Trinity 연구원인 Jean Besbas와 Karsten Rode는 연구의 한 가지 방법에 대해 논의합니다.

“자성 물질은 본질적으로 논리에 사용할 수 있는 메모리를 가지고 있습니다.지금까지 하나의 자기 상태 '논리적 0'에서 다른 '논리적 1'로 전환하는 것은 에너지를 너무 많이 소모하고 너무 느렸습니다.우리의 연구는 MRG를 0.1피코초 만에 한 상태에서 다른 상태로 전환할 수 있고 결정적으로 두 번째 스위치가 ~ 100GHz의 작동 주파수에 해당하는 10피코초 후에 뒤따를 수 있음을 보여줌으로써 속도를 해결합니다. 이는 이전에 관찰된 것보다 더 빠릅니다.

"이 발견은 빛과 회전을 효과적으로 결합하는 MRG의 특별한 능력을 강조하여 지금까지 달성할 수 없는 시간 척도에서 빛으로 자기를 제어하고 자기로 빛을 제어할 수 있음을 강조합니다."

Trinity의 물리학 및 CRANN 대학의 Michael Coey 교수는 팀의 작업에 대해 다음과 같이 말했습니다. 그 물질이 이 놀라운 광자기 잠재력을 가지고 있다고 의심했습니다.

“이 시연은 속도와 에너지 효율성을 크게 향상시켜 궁극적으로 메모리와 논리 기능이 결합된 단일 범용 장치를 실현할 수 있는 빛과 자기를 기반으로 하는 새로운 장치 개념으로 이어질 것입니다.그것은 큰 도전이지만 우리는 그것을 가능하게 할 수 있는 재료를 보여주었습니다.우리는 우리의 작업을 추구하기 위해 자금과 업계 협력을 확보하기를 희망합니다.”