Investigadores de CRANN (Centro de Investigación sobre Nanoestructuras y Nanodispositivos Adaptativos), y la Facultad de Física del Trinity College Dublin, anunció hoy que un material magnético desarrollado en el Centro demuestra la conmutación magnética más rápida jamás registrada.

El equipo usó sistemas láser de femtosegundos en el Laboratorio de Investigación de Fotónica en CRANN para cambiar y luego volver a cambiar la orientación magnética de su material en billonésimas de segundo. seis veces más rápido que el récord anterior, y cien veces más rápido que la velocidad del reloj de una computadora personal.

Este descubrimiento demuestra el potencial del material para una nueva generación de sistemas de almacenamiento de datos y ordenadores ultrarrápidos energéticamente eficientes.

Los investigadores lograron velocidades de conmutación sin precedentes en una aleación llamada MRG, sintetizado por primera vez por el grupo en 2014 a partir de manganeso, rutenio y galio. En el experimento, el equipo golpeó películas delgadas de MRG con ráfagas de luz láser roja, entregando megavatios de potencia en menos de una milmillonésima de segundo.

La transferencia de calor cambia la orientación magnética de MRG. Se necesita una décima de picosegundo inimaginablemente rápida para lograr este primer cambio (1 ps =una billonésima de segundo). Pero, más importante, el equipo descubrió que podían volver a cambiar la orientación 10 billonésimas de segundo más tarde. Este es el cambio de orientación de un imán más rápido jamás observado.

Sus resultados se publican esta semana en la principal revista de física, Cartas de revisión física .

El descubrimiento podría abrir nuevas vías para la informática y la tecnología de la información innovadoras, dada la importancia de los materiales magnéticos en esta industria. Oculto en muchos de nuestros dispositivos electrónicos, así como en los centros de datos a gran escala en el corazón de Internet, los materiales magnéticos leen y almacenan los datos. La explosión de información actual genera más datos y consume más energía que nunca. Encontrar nuevas formas energéticamente eficientes para manipular datos, y materiales a juego, es una preocupación de investigación mundial.

La clave del éxito de los equipos de Trinity fue su capacidad para lograr la conmutación ultrarrápida sin ningún campo magnético. La conmutación tradicional de un imán utiliza otro imán, lo que tiene un costo en términos de energía y tiempo. Con MRG, la conmutación se logró con un pulso de calor, haciendo uso de la interacción única del material con la luz.

Los investigadores de Trinity, Jean Besbas y Karsten Rode, discuten una vía de la investigación:

"Los materiales magnéticos tienen inherentemente memoria que se puede utilizar para la lógica. Hasta ahora, cambiar de un estado magnético '0 lógico, 'a otro' 1 lógico, 'ha sido demasiado lento y hambriento de energía. Nuestra investigación aborda la velocidad al demostrar que podemos cambiar MRG de un estado a otro en 0,1 picosegundos y, de manera crucial, que un segundo cambio puede seguir solo 10 picosegundos después, correspondiente a una frecuencia operativa de ~ 100 gigahercios, más rápido que cualquier cosa observada antes.

"El descubrimiento destaca la capacidad especial de nuestro MRG para acoplar eficazmente la luz y el giro de modo que podamos controlar el magnetismo con luz y la luz con magnetismo en escalas de tiempo hasta ahora inalcanzables".

Comentando sobre el trabajo de su equipo, Profesor Michael Coey, Escuela de Física de Trinity y CRANN, dijo, "En 2014, cuando mi equipo y yo anunciamos por primera vez que habíamos creado una aleación de manganeso completamente nueva, rutenio y galio, conocido como MRG, nunca sospechamos que el material tuviera este notable potencial magneto-óptico.

"Esta demostración conducirá a nuevos conceptos de dispositivos basados ​​en la luz y el magnetismo que podrían beneficiarse de una velocidad y una eficiencia energética mucho mayores, quizás en última instancia, realizar un único dispositivo universal con memoria y funcionalidad lógica combinadas. Es un gran desafío, pero hemos mostrado un material que puede hacerlo posible. Esperamos asegurar la financiación y la colaboración de la industria para continuar con nuestro trabajo ".