| 0 |
|
Новая энергоэффективная и сверхбыстрая схема управления намагниченностью успешно продемонстрирована международной группой ученых из Нидерландов, Германии и России. С помощью терагерцовых фотонов низких энергий команде удалось создать переменное магнитное поле частотой 1 ТГц.
«Наше открытие решает давние технологические амбиции – прямой высокоскоростной манипуляции магнитными битами данных с помощью электрического поля, которое достигается в нашем эксперименте на частотах терагерцового диапазона», - говорит д-р Ростислав Михайловский, руководитель проекта в Университете Радбуда в Нидерландах.
Исследователи генерировали очень сильные импульсы электрического поля с периодом 1 пс, то есть частотой 1 ТГц. Терагерцовое электрическое поле настолько сильно, что может индуцировать напряжение в миллион вольт в магните. Тем самым оно возмущает орбитальное движение электронов и отклоняет направление оси магнитной анизотропии. Важно отметить, что этот процесс происходит настолько быстро, что намагниченность не успевает следовать этой новой ориентации. Вместо этого намагниченность начинает колебаться. Амплитуда колебаний намагниченности изменяется нелинейно с задающим электрическим полем.
«Первое поле терагерцового диапазона с наведенной нелинейностью амплитуды колебаний намагниченности знаменует веху фотоники само по себе», - добавил проф. Руперт Хубер (Rupert Huber), возглавлявший исследование в Университете Регенсбурга. Д-р Михайловский пояснил: «В соответствии со здравым смыслом, магнитные терагерцовые поля рассматривались как относительно слабые. Сверхбыстрая магнитная запись требует терагерцовых магнитных полей с амплитудами десятки тесла, что выходит далеко за рамки имеющейся технологии. У нас была другая идея – использовать намного более сильное электрическое поле для управления магнитной анизотропией. Благодаря нелинейности обнаруженного эффекта предсказанные пороги поля для терагерцового магнитного переключения могут быть уменьшены на порядок».
Работа основывается на экспериментах в Университете Радбурга по переключению намагниченности с помощью света. Электрическое переключение столь же быстро, но с гораздо более низким энергопотреблением, объясняет Михайловский. «При этом мы используем терагерцовые фотоны низких энергий с их энергиями, достаточными для орбитальных возбуждений магнетизма. На сегодняшний день манипуляции со светом основывались на использование видимых фотонов с энергией 1 эВ. Это более чем в сто раз больше, чем масштабы внутренней энергии магнетизма, которые измеряются от одного до десяти миллиэлектронвольт».
Он считает, что открытие будет применяться в обозримом будущем в устройствах записи с помощью высокочастотных транзисторных усилителей в сочетании с настроенными антеннами ближнего поля. «В настоящее время мы работаем над достижением более высокочастотных полей терагерцового диапазона, достаточных для перемагничивания с использованием терагерцовой антенны. Другим следующим шагом является проведение систематических исследований сверхбыстрого управления спин-орбитальным взаимодействием и магнитной анизотропией в широком диапазоне длин волн, чтобы сравнить эффективность накачки в дальнем, среднем, инфракрасном и видимом диапазонах и, таким образом, чтобы определить наиболее эффективный и наименее диссипативный, а также самый быстрый подход для манипулирования спинами.
Разработка открывает новую исследовательскую линию в Университете Радбурга. Установка FELIX в Неймегене с ее лазерами на свободных электронах идеально подходит для дальнейшего изучения управления терагерцовым нелинейным магнетизмом. Длина волны лазера FELIX аналогична той, которая использовалась в данном исследовании. Для того чтобы идентифицировать возбуждения, позволяющие еще быстрее и энергоэффективнее переключать магнитные биты, длина волны лазеров на свободных электронах может быть настроена в очень широком диапазоне.
Терагерцовая волна возбуждает переходы электронов между орбитами, вызывая колебания элементарных магнитов
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| 0 |
|
