Revolutionerande magnetisk forskning: Terahertz-strålning för ny lagringsteknik!

Revolutionerande magnetisk forskning: Terahertz-strålning för ny lagringsteknik!

Ett internationellt team av forskare har nyligen gjort betydande framsteg när det gäller att använda ljus för att analysera och potentiellt manipulera magnetiska strukturer. Forskarna från Dortmund, Dresden och Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter (MPSD) presenterar lovande metoder för att både effektivt läsa och potentiellt skriva magnetiska tillstånd i materialprover. TU Dortmund rapporterar att data för närvarande nås med hastigheter på bara några hundra megabyte per sekund. De nyutvecklade metoderna skulle kunna förkorta denna process till några nanosekunder.

Den aktuella publikationen använde extremt korta och intensiva terahertz-pulser som genererades vid HZDR av strålningskällan "ELBE". Dessa pulser kan inte bara analysera magnetiseringen av extremt tunna materialprover, utan öppnar också för nya sätt att manipulera magnetiska strukturer inom pikosekunder. Dr Sergey Kovalev från TU Dortmund och Dr Ruslan Salikhov från HZDR ledde experimenten. De analyserade hur terahertz-pulser skapar magnetiska interaktioner som är viktiga för databehandling.

Nya möjligheter inom datalagring och bearbetning

Utvecklingen inom området för antiferromagnetiska material, som kännetecknas av deras alternerande spinarrangemang, är särskilt spännande. Ett genombrott uppnåddes nyligen av MPSD-teamet i samarbete med MIT. Forskarna kunde skapa ett nytt, långvarigt magnetiskt tillstånd i ett antiferromagnetiskt material med hjälp av en terahertzlaser. Dessa fynd kan visa sig vara banbrytande i utvecklingen av robusta minneskretsar. Högt MPSD Materialet FePS3 användes, som når sin antiferromagnetiska fas vid cirka 118 Kelvin (-115 °C).

En terahertz-puls kan flytta atomernas snurr till en ny position, vilket inducerar nettomagnetisering. Detta tillstånd varade några millisekunder, vilket är en betydande förlängning jämfört med tidigare experiment. Denna metod kan öppna upp nya sätt att specifikt kontrollera magnetiska egenskaper.

Tekniska utmaningar och perspektiv

Ett centralt begrepp i denna forskning är samspelet mellan spinn och fononer, som fungerar som "lim" och överför kommandon till magnetiseringen. Under en sådan process moduleras atomavstånden, vilket resulterar i en förändring av de magnetiska egenskaperna. Scinexx betonar att denna forskning fortfarande anses vara grundforskning eftersom utmaningen är att utveckla tillförlitliga metoder för att växla mellan olika magnetiska tillstånd.

Dessa nya teknologier kräver också mer kompakta källor för korta terahertz-pulser och kraftfulla sensorer för analys. Forskarnas fynd kan på lång sikt revolutionera hur data lagras och bearbetas genom att göra det möjligt att inte bara läsa utan också skriva magnetiskt lagrad data med hjälp av terahertzstrålning.