"Желели смо да проучавамо физику оптогенетских интеракција", рекао је Рахул Јангид, који је водио анализу података за пројекат док је стекао докторат. у науци о материјалима и инжењерству под руководством Роопали Кукреја, ванредног професора на УЦ Давис. „Шта се дешава када ударите у магнетни домен веома кратким ласерским импулсом?“
Домен је област унутар магнета која се окреће са северног на јужни пол. Ово својство се користи за складиштење података, као што су хард дискови рачунара.
Јангид и његове колеге су открили да када магнет удари импулсни ласер, зидови домена у феромагнетном слоју се померају брзином од око 66 километара у секунди, што је око 100 пута брже од раније сматране границе брзине.
Зидови домена који се крећу таквим брзинама могу драматично утицати на начин на који се подаци чувају и обрађују, обезбеђујући бржу, стабилнију меморију и смањујући потрошњу енергије спинтрониц уређаја, као што су хард дискови, који користе окретање електрона унутар више слојева магнетних метала за складиштење, обрађују или преносе информације.
„Нико не мисли да се ови зидови могу померати овако брзо јер би требало да достигну своје границе“, рекао је Јангид. "Звучи апсолутно банане, али је истина." То су „банане“ због феномена Вокеровог квара, који каже да зидови домена могу да се гурну само толико далеко при датој брзини пре него што се ефективно разбију и престану да се крећу. Међутим, ова студија пружа доказе да се ласери могу користити за покретање зидова домена при раније непознатим брзинама.
Док већина личних уређаја као што су лаптопови и мобилни телефони користе брже флеш дискове, центри података користе јефтиније, спорије чврсте дискове. Међутим, сваки пут када се мало информација обради или окрене, погони сагоревају много енергије користећи магнетно поље за провођење топлоте кроз завојнице. Када би драјвови могли да користе ласерске импулсе на магнетним слојевима, уређаји би радили на нижим напонима и енергија потребна за окретање бита би била знатно смањена.
Тренутне пројекције сугеришу да ће ИКТ чинити 21 одсто светске потражње за енергијом до 2030. године, доприносећи климатским променама, налаз који су истакли Јангид и коаутори у раду под насловом „Брзине екстремног доменског зида под ултрабрзом оптичком ексцитацијом“, који је објављен 19. децембра у часопису Пхисицал Ревиев Леттерс. Ово откриће долази у тренутку када је потрага за технологијама за уштеду енергије критична.
Да би спровели експеримент, Јангид и његови сарадници, укључујући истраживаче са Националног института за науку и технологију; Универзитет Калифорније, Сан Дијего; Универзитет Колорадо, Колорадо Спрингс; и Универзитет у Стокхолму, користили су Мултидисциплинарно истраживачко постројење за ласерско зрачење слободних електрона (МФРФ), ласерски извор слободних електрона који се налази у Трсту, Италија.
„Ласер са слободним електронима је луда установа“, рекао је Јангид. „То је 2-миља дуга вакумска цев у којој узимате шаку електрона, убрзавате их до брзине светлости и на крају их окрећете около да бисте произвели рендгенске зраке тако сјајне да ако нисте пажљиви, узорак би могао да се испари. Замислите то као фокусирање све сунчеве светлости која пада на Земљу на пени - то је колики ток фотона имамо на ласеру са слободним електронима.
У Фермију, група је користила рендгенске зраке да би измерила шта се дешава када се фемтосекундни импулси побуђују магнети на наносмеру са више слојева кобалта, гвожђа и никла. Фемтосекунда је дефинисана као 10 до минус петнаесте секунде или милионити део милијарде секунде.
"Постоји више фемтосекунди у секунди него што има дана у доба свемира", рекао је Јангид. „Ово су веома мала, изузетно брза мерења и тешко је замислити их.
Јангид анализира податке и открио је да ови ултрабрзи ласерски импулси побуђују феромагнетни слој, узрокујући померање зидова домена. На основу тога колико се брзо померају ови зидови домена, студија сугерише да овиултрабрзи ласеримпулси би могли да мењају ускладиштене битове информација око 1,000 пута брже од метода магнетног поља или спин-струја које се данас користе.
Техника је далеко од практичне јер тренутни ласери троше много енергије. Међутим, Јангид каже да би процеси слични онима које користе компактни дискови за складиштење информација помоћу ласера и ЦД плејера за репродукцију информација помоћу ласера могли да раде у будућности.
Следећи кораци укључују даље истраживање физичких својстава механизама који омогућавају ултрабрзе брзине зида домена изнад претходно познатих граница, као и снимање кретања зида домена. Ово истраживање ће се наставити на УЦ Давис под Кукрејиним вођством. Јангид сада спроводи слична истраживања у Националном синхротронском извору светлости 2 у Националној лабораторији Брукхејвен.
„Постоје многи аспекти ултрабрзих појава које тек почињемо да разумемо“, рекао је Јангид. „Жељан сам да се позабавим неким од отворених питања која би могла да откључају трансформативни напредак у спинтроници мале снаге, складиштењу података и обради информација.
Читајући више на
