Pesquisadores do CRANN e da Escola de Física da Trinity descobriram que um novo material pode atuar como uma chave magnética super-rápida.

Quando atingido por sucessivos pulsos de laser ultracurtos, ele exibe "alternância" que poderia aumentar a capacidade da rede global de cabos de fibra óptica em uma ordem de magnitude.

Expandindo a capacidade da internet

Alternar entre dois estados - 0 e 1 - é a base da tecnologia digital e a espinha dorsal da Internet. A grande maioria de todos os dados que baixamos são armazenados magneticamente em grandes data centers em todo o mundo, ligados por uma rede de fibras ópticas.

Os obstáculos para progredir ainda mais com a Internet são três, especificamente, a velocidade e o consumo de energia dos comutadores semicondutores ou magnéticos que processam e armazenam nossos dados e a capacidade da rede de fibra óptica de lidar com eles.

A nova descoberta da alternância ultra-rápida usando luz laser em filmes espelhados de uma liga de manganês, o rutênio e o gálio, conhecidos como MRG, podem ajudar nos três problemas.

Não apenas a luz oferece uma grande vantagem quando se trata de velocidade, mas os interruptores magnéticos não precisam de energia para manter seu estado. Mais importante, eles agora oferecem a perspectiva de uma rápida multiplexação no domínio do tempo da rede de fibra existente, o que pode permitir que ele manipule dez vezes mais dados.

A ciência por trás da comutação magnética

Trabalhando no laboratório de fotônica do CRANN, Centro de pesquisa em nanociências da Trinity, O Dr. Chandrima Banerjee e o Dr. Jean Besbas usaram pulsos de laser ultrarrápidos com duração de apenas cem femtossegundos (dez mil bilionésimos de segundo) para alternar a magnetização de filmes finos de MRG para frente e para trás. A direção da magnetização pode apontar para dentro ou para fora do filme.

Com cada pulso de laser sucessivo, ele muda abruptamente sua direção. Acredita-se que cada pulso aqueça momentaneamente os elétrons no MRG em cerca de 1, 000 graus, o que leva a uma inversão de sua magnetização. A descoberta da alternância ultra-rápida de MRG acaba de ser publicada em um importante jornal internacional, Nature Communications .

Dr. Karsten Rode, Pesquisador Sênior do "Magnetism and Spin Electronics Group" da Trinity's School of Physics, sugere que a descoberta apenas marca o início de uma nova direção de pesquisa empolgante.

Dr. Rode disse:"Temos muito trabalho a fazer para compreender totalmente o comportamento dos átomos e elétrons em um sólido que está longe do equilíbrio em uma escala de tempo de femtossegundo. Em particular, como pode o magnetismo mudar tão rapidamente obedecendo à lei fundamental da física que diz que o momento angular deve ser conservado? No espírito de nossa equipe de spintrônica, vamos agora reunir dados de novos experimentos de laser pulsado no MRG, e outros materiais, para entender melhor essas dinâmicas e vincular a resposta ótica ultrarrápida ao transporte eletrônico. Planejamos experimentos com pulsos eletrônicos ultrarrápidos para testar a hipótese de que a origem da alternância de alternância é puramente térmica. "

Próximo ano, Chandrima continuará seu trabalho na Universidade de Haifa, Israel, com um grupo que pode gerar pulsos de laser ainda mais curtos. Os pesquisadores da Trinity, liderado por Karsten, planejar um novo projeto conjunto com colaboradores na Holanda, França, Noruega e Suíça, com o objetivo de provar o conceito de ultra-rápido, multiplexação no domínio do tempo de canais de fibra óptica.