Pesquisadores do CRANN (Centro de Pesquisa em Nanoestruturas e Nanodispositivos Adaptativos), e a Escola de Física do Trinity College Dublin, anunciou hoje que um material magnético desenvolvido no Centro demonstra a comutação magnética mais rápida já registrada.

A equipe usou sistemas de laser de femtossegundo no Laboratório de Pesquisa em Fotônica do CRANN para mudar e, em seguida, re-mudar a orientação magnética de seu material em trilionésimos de segundo, seis vezes mais rápido que o recorde anterior, e cem vezes mais rápido que a velocidade do clock de um computador pessoal.

Esta descoberta demonstra o potencial do material para uma nova geração de computadores e sistemas de armazenamento de dados ultrarrápidos com eficiência energética.

Os pesquisadores alcançaram velocidades de comutação sem precedentes em uma liga chamada MRG, sintetizado pela primeira vez pelo grupo em 2014 a partir de manganês, rutênio e gálio. No experimento, a equipe atingiu filmes finos de MRG com rajadas de luz laser vermelha, entregando megawatts de energia em menos de um bilionésimo de segundo.

A transferência de calor muda a orientação magnética do MRG. Demora um décimo de picossegundo inimaginavelmente rápido para atingir essa primeira alteração (1 ps =um trilionésimo de segundo). Mas, mais importante, a equipe descobriu que poderia mudar a orientação de volta 10 trilionésimos de segundo depois. Esta é a comutação mais rápida da orientação de um ímã já observada.

Seus resultados são publicados esta semana no principal jornal de física, Cartas de revisão física .

A descoberta pode abrir novos caminhos para computação inovadora e tecnologia da informação, dada a importância dos materiais magnéticos nesta indústria. Escondido em muitos de nossos dispositivos eletrônicos, bem como nos centros de dados de grande escala no coração da Internet, materiais magnéticos lêem e armazenam os dados. A atual explosão de informações gera mais dados e consome mais energia do que nunca. Encontrar novas formas de eficiência energética para manipular dados, e materiais para combinar, é uma preocupação de pesquisa mundial.

A chave para o sucesso das equipes Trinity foi a capacidade de realizar a comutação ultrarrápida sem nenhum campo magnético. A comutação tradicional de um ímã usa outro ímã, o que tem um custo em termos de energia e tempo. Com MRG, a mudança foi alcançada com um pulso de calor, fazendo uso da interação única do material com a luz.

Os pesquisadores da Trinity, Jean Besbas e Karsten Rode, discutem um caminho da pesquisa:

"Os materiais magnéticos têm inerentemente memória que pode ser usada para lógica. Até agora, mudar de um estado magnético 'lógico 0, 'para outro' lógico 1, 'tem consumido muita energia e é lento demais. Nossa pesquisa aborda a velocidade, mostrando que podemos mudar o MRG de um estado para outro em 0,1 picossegundos e crucialmente que uma segunda mudança pode seguir apenas 10 picossegundos depois, correspondendo a uma frequência operacional de ~ 100 gigahertz - mais rápido do que qualquer coisa observada antes.

"A descoberta destaca a habilidade especial de nosso MRG de acoplar luz e spin de forma eficaz para que possamos controlar o magnetismo com luz e luz com magnetismo em escalas de tempo até então inatingíveis."

Comentando sobre o trabalho de sua equipe, Professor Michael Coey, Escola de Física e CRANN da Trinity, disse, "Em 2014, quando minha equipe e eu anunciamos pela primeira vez que havíamos criado uma liga de manganês completamente nova, rutênio e gálio, conhecido como MRG, nunca suspeitamos que o material tivesse esse notável potencial magneto-óptico.

"Esta demonstração levará a novos conceitos de dispositivos baseados em luz e magnetismo que podem se beneficiar de um grande aumento de velocidade e eficiência energética, talvez, em última análise, realizando um único dispositivo universal com memória combinada e funcionalidade lógica. É um grande desafio, mas mostramos um material que pode tornar isso possível. Esperamos obter financiamento e colaboração da indústria para continuar nosso trabalho. "