المواد المغناطيسية تحطم سجل التبديل بسرعة فائقة

أعلنباحثونفيCRANN(مركزالأبحاثحولالهياكلالنانويةالتكيفيةوالأجهزةالنانوية)،وكليةالفيزياءفي都柏林三一学院،اليومأنمادةمغناطيسيةتمتطويرهافيالمركزتُظهرأسرعتبديلمغناطيسيتمتسجيلهعلىالإطلاق。

استخدمالفريقأنظمةليزرالفيمتوثانيةفيمعملأبحاثالفوتوناتفيCRANNللتبديلثمإعادةتبديلالاتجاهالمغناطيسيلموادهمفيتريليونمنالثانية،أسرعبستمراتمنالرقمالقياسيالسابق،ومئةمرةأسرعمنسرعةالساعة。جهاز كمبيوتر شخصي。

يوضحهذاالاكتشافإمكاناتالموادلجيلجديدمنأجهزةالكمبيوترفائقةالسرعةوأنظمةتخزينالبياناتالموفرةللطاقة。

حققالباحثونسرعاتتحويلغيرمسبوقةفيسبيكةتسمى著،صنعتهاالمجموعةلأولمرةفيعام2014منالمنجنيزوالروثينيوموالغاليوم。فيالتجربة،اصطدمالفريقبأفلامرقيقةمن著معاندفاعاتمنضوءالليزرالأحمر،ممايوفرميغاواتمنالطاقةفيأقلمنجزءمنالمليارمنالثانية。

يعملنقلالحرارةعلىتبديلالاتجاهالمغناطيسيلـ著。يستغرقالأمرعُشرًاسريعًالايمكنتصورهمنبيكوثانيةلتحقيقهذاالتغييرالأول(1 ps =واحدتريليونمنالثانية)。ولكنالأهممنذلك،اكتشفالفريقأنهيمكنهمتغييرالاتجاهمرةأخرىبعد10تريليونجزءمنالثانية。هذاهوأسرعتغييرفياتجاهالمغناطيسلوحظعلىالإطلاق。

نُشرتنتائجهمهذاالأسبوعفيمجلةالفيزياءالرائدة،物理评论快报。

يمكنأنيفتحهذاالاكتشافآفاقًاجديدةللحوسبةالمبتكرةوتكنولوجياالمعلومات،نظرًالأهميةالموادالمغناطيسيةفيهذهالصناعة。المخبأةفيالعديدمنأجهزتناالإلكترونية،وكذلكفيمراكزالبياناتالكبيرةالحجمفيقلبالإنترنت،تقومالموادالمغناطيسيةبقراءةالبياناتوتخزينها。يولدالانفجارالمعلوماتيالحاليالمزيدمنالبياناتويستهلكطاقةأكثرمنأيوقتمضى。إنإيجادطرقجديدةموفرةللطاقةللتعاملمعالبياناتوالموادالمطابقةلهاهوالشغلالشاغلللبحثفيجميعأنحاءالعالم。

كانمفتاحنجاحفرق三一هوقدرتهمعلىتحقيقالتبديلفائقالسرعةدونأيمجالمغناطيسي。يستخدمالتحويلالتقليديللمغناطيسمغناطيسًاآخر،والذييأتيبتكلفةمنحيثالطاقةوالوقت。مع著،تمتحقيقالتبديلبواسطةنبضةحرارية،مستفيدةمنتفاعلالمادةالفريدمعالضوء。

يناقشباحثو三一Jean BesbasوKarsten骑أحدمجالاتالبحث:

الموادالمغناطيسيةبطبيعتهالهاذاكرةيمكناستخدامهاللمنطق。حتىالآن،كانالتحولمنحالةمغناطيسية”منطقية0”إلى”منطقية1”أخرىمتعطشةللطاقةوبطيئةللغاية。يتناولبحثناالسرعةمنخلالإظهارأنهيمكنناتبديل著منحالةإلىأخرىفي0.1بيكوثانية،والأهممنذلكأنمفتاحًاثانيًايمكنأنيتبع10بيكوثانيةفقطبعدذلك،وهومايقابلترددًاتشغيليًايبلغحوالي100غيغاهرتز——أسرعمنأيشيءلوحظمنقبل。

“يسلطهذاالاكتشافالضوءعلىالقدرةالخاصةلـ著لديناعلىالجمعالفعالبينالضوءوالدورانحتىنتمكنمنالتحكمفيالمغناطيسيةبالضوءوالضوءبالمغناطيسيةعلىفتراتزمنيةغيرقابلةللتحقيقحتىالآن。”

وتعليقًاعلىعملفريقه،قالالبروفيسورمايكلكوي،كليةترينيتيللفيزياءوCRANN،”فيعام2014عندماأعلناأناوفريقيلأولمرةأنناأنشأناسبيكةجديدةتمامًامنالمنجنيزوالروثينيوموالغاليوم،تُعرفباسم著،يشتبهفيأنالمادةلديهاهذاالجهدالمغناطيسيالبصريالرائع。

“سيؤديهذاالعرضالتوضيحيإلىمفاهيمجديدةللأجهزةتعتمدعلىالضوءوالمغناطيسيةالتييمكنأنتستفيدمنزيادةالسرعةوكفاءةالطاقةبشكلكبير،وربمافيالنهايةتحقيقجهازعالميواحدمعوظائفالذاكرةوالمنطقالمدمجة。إنه تحد كبير， لكننا أظهرنا مادة لكننا أظهرنا مادة تجعله ممكنًا。نأملفيتأمينالتمويلوالتعاونالصناعيلمتابعةعملنا”。