Revolutionair magnetisch onderzoek: Terahertz-straling voor nieuwe opslagtechnologieën!

Revolutionair magnetisch onderzoek: Terahertz-straling voor nieuwe opslagtechnologieën!

Een internationaal team van onderzoekers heeft onlangs aanzienlijke vooruitgang geboekt bij het gebruik van licht om magnetische structuren te analyseren en mogelijk te manipuleren. De wetenschappers uit Dortmund, Dresden en het Max Planck Instituut voor de Structuur en Dynamica van Materie (MPSD) presenteren veelbelovende benaderingen om magnetische toestanden in materiaalmonsters zowel effectief te lezen als mogelijk te schrijven. TU Dortmund meldt dat gegevens momenteel worden benaderd met snelheden van slechts een paar honderd megabytes per seconde. De nieuw ontwikkelde methoden zouden dit proces kunnen verkorten tot enkele nanoseconden.

De huidige publicatie maakte gebruik van extreem korte en intense terahertz-pulsen die bij de HZDR werden gegenereerd door de “ELBE”-stralingsbron. Deze pulsen zijn niet alleen in staat om de magnetisatie van extreem dunne materiaalmonsters te analyseren, maar openen ook nieuwe manieren om magnetische structuren binnen picoseconden te manipuleren. Dr. Sergey Kovalev van de TU Dortmund en Dr. Ruslan Salikhov van HZDR leidden de experimenten. Ze analyseerden hoe terahertz-pulsen magnetische interacties creëren die belangrijk zijn voor gegevensverwerking.

Nieuwe mogelijkheden in dataopslag en -verwerking

Bijzonder spannend zijn de ontwikkelingen op het gebied van antiferromagnetische materialen, die zich kenmerken door hun afwisselende spinopstellingen. Onlangs werd een doorbraak bereikt door het MPSD-team in samenwerking met MIT. De wetenschappers konden met behulp van een terahertz-laser een nieuwe, langdurige magnetische toestand creëren in een antiferromagnetisch materiaal. Deze bevindingen zouden baanbrekend kunnen blijken te zijn in de ontwikkeling van robuuste geheugenchips. Luidruchtig MPSD Er werd gebruik gemaakt van het materiaal FePS3, dat zijn antiferromagnetische fase bereikt bij ongeveer 118 Kelvin (-115 °C).

Een terahertz-puls zou de spins van de atomen naar een nieuwe positie kunnen verplaatsen, waardoor netto magnetisatie zou worden geïnduceerd. Deze toestand duurde enkele milliseconden, wat een aanzienlijke verlenging is vergeleken met eerdere experimenten. Deze methode zou nieuwe manieren kunnen openen om magnetische eigenschappen specifiek te controleren.

Technologische uitdagingen en perspectieven

Een centraal concept in dit onderzoek is de interactie tussen spins en fononen, die fungeren als ‘lijm’ en commando’s doorgeven aan de magnetisatie. Tijdens een dergelijk proces worden de atomaire afstanden gemoduleerd, wat resulteert in een verandering in de magnetische eigenschappen. Scinexx benadrukt dat dit onderzoek nog steeds als fundamenteel onderzoek wordt beschouwd, omdat de uitdaging erin bestaat betrouwbare methoden te ontwikkelen voor het schakelen tussen verschillende magnetische toestanden.

Deze nieuwe technologieën vereisen ook compactere bronnen voor korte terahertz-pulsen en krachtige sensoren voor analyse. De bevindingen van de onderzoekers zouden op de lange termijn een revolutie teweeg kunnen brengen in de manier waarop gegevens worden opgeslagen en verwerkt, door het niet alleen mogelijk te maken om magnetisch opgeslagen gegevens te lezen maar ook te schrijven met behulp van terahertzstraling.