自適應(yīng)納米結(jié)構(gòu)和納米器件研究中心（CRANN）和都柏林三一學(xué)院物理學(xué)院的研究人員最新宣布，該中心開發(fā)的一種磁性材料，展示了有史以來最快的磁“開關(guān)”（將信息“寫入”到磁存儲器的過程）。
該團(tuán)隊(duì)使用了CRANN光子研究實(shí)驗(yàn)室的飛秒激光系統(tǒng)，在萬億分之一秒（1皮秒）內(nèi)切換，然后重新切換材料的磁方向，比之前的紀(jì)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(shí)現(xiàn)了前所未有的切換速度，這種合金是該團(tuán)隊(duì)2014年首次用錳、釕和鎵合成的。在實(shí)驗(yàn)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(nèi)提供兆瓦的能量。
熱傳導(dǎo)改變磁流變液的磁取向。實(shí)現(xiàn)第一個變化需要非?？斓氖种黄っ?1ps =萬億分之一秒)。但是，更重要的是，研究小組發(fā)現(xiàn)，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(zhuǎn)換最快的一次。
他們的研究結(jié)果本周發(fā)表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。
鑒于磁性材料在這一行業(yè)的重要性，這一發(fā)現(xiàn)可能為創(chuàng)新的計算和信息技術(shù)開辟新的途徑。磁性材料，隱藏在我們的許多電子設(shè)備中，以及在互聯(lián)網(wǎng)中心的大型數(shù)據(jù)中心，讀取和存儲數(shù)據(jù)。當(dāng)前的信息爆炸產(chǎn)生了比以往任何時候都多的數(shù)據(jù)，消耗了更多的能量。尋找新的能源有效的方法來處理數(shù)據(jù)和匹配材料，是全球范圍內(nèi)的一大研究熱點(diǎn)。
都柏林三一學(xué)院團(tuán)隊(duì)成功的關(guān)鍵是他們能夠在沒有任何磁場的情況下實(shí)現(xiàn)超快轉(zhuǎn)換。傳統(tǒng)的磁鐵轉(zhuǎn)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(guān)是通過熱脈沖實(shí)現(xiàn)的，利用了材料與光的獨(dú)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(tài)切換到另一種“邏輯1”狀態(tài)，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(nèi)將MRG從一種狀態(tài)切換到另一種狀態(tài)，關(guān)鍵的是，第二個“開關(guān)”可以僅在10皮秒后進(jìn)行，對應(yīng)的操作頻率約為100千兆赫茲——比之前觀察到的任何狀態(tài)都要快。
“這一發(fā)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)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(jié)合了內(nèi)存和邏輯功能的單一通用器件?！边@是一個巨大的挑戰(zhàn)，但我們已經(jīng)展示了一種可能使之成為可能的材料，希望能繼續(xù)推進(jìn)這一研究。”
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