自適應納米結構和納米器件研究中心（CRANN）和都柏林三一學院物理學院的研究人員最新宣布，該中心開發的一種磁性材料，展示了有史以來最快的磁“開關”（將信息“寫入”到磁存儲器的過程）。
該團隊使用了CRANN光子研究實驗室的飛秒激光系統，在萬億分之一秒（1皮秒）內切換，然后重新切換材料的磁方向，比之前的紀錄快6倍，比個人電腦的時鐘速度快100倍。
研究人員在一種名為MRG的合金中實現了前所未有的切換速度，這種合金是該團隊2014年首次用錳、釕和鎵合成的。在實驗中，研究小組用紅色激光照射MRG薄膜，在不到十億分之一秒的時間內提供兆瓦的能量。
熱傳導改變磁流變液的磁取向。實現第一個變化需要非常快的十分之一皮秒(1ps =萬億分之一秒)。但是，更重要的是，研究小組發現，它們可以在10萬億分之一秒之后再次改變方向。這是迄今為止觀察到的磁體方向重新轉換最快的一次。
他們的研究結果本周發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。
鑒于磁性材料在這一行業的重要性，這一發現可能為創新的計算和信息技術開辟新的途徑。磁性材料，隱藏在我們的許多電子設備中，以及在互聯網中心的大型數據中心，讀取和存儲數據。當前的信息爆炸產生了比以往任何時候都多的數據，消耗了更多的能量。尋找新的能源有效的方法來處理數據和匹配材料，是全球范圍內的一大研究熱點。
都柏林三一學院團隊成功的關鍵是他們能夠在沒有任何磁場的情況下實現超快轉換。傳統的磁鐵轉換使用另一個磁鐵，這在能量和時間上都是有成本的。MRG的開關是通過熱脈沖實現的，利用了材料與光的獨特相互作用。
研究人員Jean Besbas和Karsten Rode討論了其中一個研究方向：
“磁性材料天生具有可用于邏輯的記憶能力。到目前為止，從一種“邏輯0”狀態切換到另一種“邏輯1”狀態，一直是能量消耗太大、速度太慢。我們的研究表明，我們可以在0.1皮秒內將MRG從一種狀態切換到另一種狀態，關鍵的是，第二個“開關”可以僅在10皮秒后進行，對應的操作頻率約為100千兆赫茲——比之前觀察到的任何狀態都要快。
“這一發現凸顯了我們的MRG的特殊能力，即有效地耦合光和自旋，這樣我們就可以用光來控制磁性，以及在迄今為止無法實現的時間尺度上控制光與磁性。”
“這個演示將引出基于光和磁的新器件概念，這將受益于大大提高的速度和能源效率，有望最終帶來一個結合了內存和邏輯功能的單一通用器件。”這是一個巨大的挑戰，但我們已經展示了一種可能使之成為可能的材料，希望能繼續推進這一研究。”
行業動態
