วัสดุแม่เหล็กทำลายสถิติการสลับที่เร็วมาก

นักวิจัยที่CRANN(ศูนย์วิจัยเกี่ยวกับโครงสร้างนาโนแบบปรับได้และนาโนเดวิซ)และคณะวิชาฟิสิกส์ที่วิทยาลัยทรินิตีดับลินได้ประกาศในวันนี้ว่าวัสดุแม่เหล็กที่พัฒนาขึ้นที่ศูนย์แห่งนี้แสดงให้เห็นถึงการสลับแม่เหล็กที่เร็วที่สุดเท่าที่เคยมีมา

ทีมงานใช้ระบบเลเซอร์飞秒ในห้องปฏิบัติการวิจัยโฟโตนิกส์ที่CRANNเพื่อสลับและเปลี่ยนทิศทางแม่เหล็กของวัสดุใหม่อีกครั้งในล้านล้านวินาทีเร็วกว่าบันทึกก่อนหน้าหกเท่าและเร็วกว่าความเร็วสัญญาณนาฬิกาของ100เท่าคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล

การค้นพบนี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของวัสดุสำหรับคอมพิวเตอร์และระบบจัดเก็บข้อมูลที่ใช้พลังงานอย่างรวดเร็วและประหยัดพลังงานรุ่นใหม่

นักวิจัยประสบความสำเร็จในการเปลี่ยนความเร็วอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อนในโลหะผสมที่เรียกว่า著ซึ่งสังเคราะห์ขึ้นครั้งแรกโดยกลุ่มในปี2014จากแมงกานีสรูทีเนียมและแกลเลียมในการทดลองทีมงานได้ตีฟิล์มบางของ著ด้วยแสงเลเซอร์สีแดงระเบิดซึ่งส่งพลังงานเป็นเมกะวัตต์ในเวลาน้อยกว่าหนึ่งพันล้านวินาที

การถ่ายเทความร้อนจะเปลี่ยนทิศทางแม่เหล็กของ著ต้องใช้เวลาหนึ่งในสิบของ微微秒อย่างรวดเร็วเกินจินตนาการเพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งแรกนี้(1 ps =หนึ่งในล้านล้านของวินาที)แต่ที่สำคัญกว่านั้นทีมงานค้นพบว่าพวกเขาสามารถเปลี่ยนการวางแนวกลับมาได้อีกครั้งในอีก10ล้านล้านในวินาทีต่อมานี่คือการเปลี่ยนทิศทางของแม่เหล็กใหม่ที่เร็วที่สุดเท่าที่เคยพบมา

ผลงานของพวกเขาได้รับการตีพิมพ์ในสัปดาห์นี้ในวารสารฟิสิกส์ชั้นนำ物理评论快报

การค้นพบนี้สามารถเปิดหนทางใหม่สำหรับการประมวลผลเชิงนวัตกรรมและเทคโนโลยีสารสนเทศโดยคำนึงถึงความสำคัญของวัสดุแม่เหล็กในอุตสาหกรรมนี้วัสดุแม่เหล็กจะอ่านและจัดเก็บข้อมูลที่ซ่อนอยู่ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากรวมทั้งในศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่ที่เป็นหัวใจของอินเทอร์เน็ตการระเบิดของข้อมูลในปัจจุบันทำให้เกิดข้อมูลมากขึ้นและใช้พลังงานมากกว่าที่เคยเป็นมาการค้นหาวิธีที่มีประสิทธิภาพด้านพลังงานใหม่ในการจัดการข้อมูลและวัสดุที่เข้าคู่กันเป็นความห่วงใยในการวิจัยทั่วโลก

กุญแจสู่ความสำเร็จของทีม三一คือความสามารถในการเปลี่ยนอย่างรวดเร็วโดยไม่มีสนามแม่เหล็กการสลับแม่เหล็กแบบดั้งเดิมใช้แม่เหล็กอีกตัวหนึ่งซึ่งต้องเสียค่าใช้จ่ายทั้งในแง่ของพลังงานและเวลาด้วย著สวิตชิ่งทำได้โดยใช้พัลส์ความร้อนโดยใช้ประโยชน์จากปฏิสัมพันธ์อันเป็นเอกลักษณ์ของวัสดุกับแสง

นักวิจัยของทรินิตี้Jean BesbasและKarsten骑หารือเกี่ยวกับแนวทางหนึ่งของการวิจัย:

“วัสดุแม่เหล็กโดยเนื้อแท้มีหน่วยความจำที่สามารถใช้สำหรับตรรกะจนถึงตอนนี้การเปลี่ยนจากสถานะแม่เหล็ก”ตรรกะ0 'ไปเป็น”ตรรกะ1 'อื่นๆนั้นหิวกระหายพลังงานมากเกินไปและช้าเกินไปการวิจัยของเราระบุถึงความเร็วโดยแสดงให้เห็นว่าเราสามารถสลับ著จากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่งได้ภายใน0.1秒และที่สำคัญอย่างยิ่งว่าสวิตช์ตัวที่สองสามารถติดตามได้เพียง10秒ในภายหลังซึ่งสอดคล้องกับความถี่การทำงาน~ 100กิกะเฮิรตซ์ซึ่งเร็วกว่าที่เคยสังเกตมาก่อน

“การค้นพบนี้เน้นถึงความสามารถพิเศษของ著ในการจับคู่แสงและการหมุนอย่างมีประสิทธิภาพเพื่อให้เราสามารถควบคุมแม่เหล็กด้วยแสงและแสงด้วยสนามแม่เหล็กในช่วงเวลาที่ไม่เคยทำได้มาก่อน”

ศาสตราจารย์迈克尔它จาก三一学院的物理学และCRANNแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับงานของทีมว่า”ในปี2014เมื่อผมและทีมประกาศครั้งแรกว่าเราได้สร้างโลหะผสมของแมงกานีสรูทีเนียมและแกลเลียมขึ้นใหม่ทั้งหมดซึ่งรู้จักกันในชื่อ著เราไม่เคยสงสัยว่าวัสดุมีศักยภาพทางแม่เหล็กและแสงที่น่าทึ่งนี้

“การสาธิตนี้จะนำไปสู่แนวคิดของอุปกรณ์ใหม่โดยอิงจากแสงและแม่เหล็กที่อาจได้รับประโยชน์จากความเร็วที่เพิ่มขึ้นอย่างมากและประสิทธิภาพในการใช้พลังงานซึ่งท้ายที่สุดแล้วอาจเกิดอุปกรณ์สากลเพียงเครื่องเดียวที่รวมหน่วยความจำและฟังก์ชันลอจิกเข้าด้วยกันเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่แต่เราได้แสดงเนื้อหาที่อาจเป็นไปได้เราหวังว่าจะได้รับเงินทุนและความร่วมมือในอุตสาหกรรมเพื่อติดตามงานของเรา”