راهول جنگید، که تحلیل دادههای این پروژه را رهبری میکرد و در عین حال دکترای خود را دریافت کرد، گفت: «ما میخواستیم فیزیک برهمکنشهای اپتوژنتیکی را مطالعه کنیم. در علم و مهندسی مواد زیر نظر Roopali Kukreja، دانشیار دانشگاه UC Davis. "وقتی با یک پالس لیزر بسیار کوتاه به یک دامنه مغناطیسی برخورد می کنید چه اتفاقی می افتد؟"
دامنه ناحیه ای در داخل آهنربا است که از قطب شمال به قطب جنوب می چرخد. این ویژگی برای ذخیره سازی داده ها، مانند درایوهای هارد دیسک کامپیوتر استفاده می شود.
جنگید و همکارانش دریافتند که وقتی یک آهنربا توسط لیزر پالسی برخورد میکند، دیوارههای حوزه در لایه فرومغناطیسی با سرعتی در حدود 66 کیلومتر در ثانیه حرکت میکنند که حدود 100 برابر سریعتر از حد مجاز سرعتی است که قبلاً تصور میشد.
دیوارهای دامنه که با چنین سرعتهایی حرکت میکنند میتوانند به طور چشمگیری بر نحوه ذخیره و پردازش دادهها تأثیر بگذارند، حافظه سریعتر و پایدارتری ارائه میدهند و مصرف انرژی دستگاههای اسپینترونیک، مانند درایوهای دیسک سخت، که از اسپینهای الکترون در لایههای مختلف فلزات مغناطیسی برای ذخیره استفاده میکنند، کاهش میدهند. پردازش یا انتقال اطلاعات
جنگید گفت: "هیچ کس فکر نمی کند این دیوارها می توانند به این سرعت حرکت کنند زیرا قرار است به محدودیت های خود برسند." "این کاملا موز به نظر می رسد، اما این حقیقت دارد." این "موز" به دلیل پدیده خرابی واکر است، که می گوید دیوارهای دامنه را فقط می توان با سرعت معینی پیش از این که به طور موثر شکسته شده و حرکت را متوقف کند، تا آنجا پیش برد. با این حال، این مطالعه شواهدی را ارائه میکند که نشان میدهد لیزرها میتوانند برای هدایت دیوارهای دامنه با سرعتهای ناشناخته قبلی استفاده شوند.
در حالی که اکثر دستگاههای شخصی مانند لپتاپ و تلفنهای همراه از درایوهای فلش سریعتر استفاده میکنند، مراکز داده از هارد دیسکهای ارزانتر و کندتر استفاده میکنند. با این حال، هر بار که کمی اطلاعات پردازش یا برگردانده می شود، درایوها با استفاده از یک میدان مغناطیسی انرژی زیادی می سوزانند تا گرما را از طریق سیم پیچ ها هدایت کند. اگر درایوها بتوانند از پالسهای لیزری روی لایههای مغناطیسی استفاده کنند، دستگاهها با ولتاژ کمتری کار میکنند و انرژی مورد نیاز برای چرخش بیت تا حد زیادی کاهش مییابد.
پیش بینی های کنونی نشان می دهد که فناوری اطلاعات و ارتباطات تا سال 2030 21 درصد از تقاضای انرژی جهان را به خود اختصاص خواهد داد که به تغییرات آب و هوایی کمک می کند، یافته ای که توسط جنگید و همکارانش در مقاله ای با عنوان "سرعت های دیواره دامنه دامنه تحت تحریک نوری فوق سریع" که منتشر شد، برجسته شده است. 19 دسامبر در مجله Physical Review Letters. این کشف در زمانی انجام می شود که جستجو برای فناوری های صرفه جویی در انرژی حیاتی است.
برای انجام این آزمایش، جنگید و همکارانش، از جمله محققان موسسه ملی علم و فناوری؛ دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو؛ دانشگاه کلرادو، کلرادو اسپرینگز؛ و دانشگاه استکهلم، از مرکز تحقیقاتی چند رشته ای برای تابش لیزر الکترون آزاد (MFRF)، یک منبع لیزر الکترون آزاد واقع در تریست، ایتالیا استفاده کردند.
جنگید گفت: «لیزر الکترون آزاد یک دستگاه دیوانه کننده است. "این یک لوله خلاء به طول 2-مایل است که در آن تعداد انگشت شماری الکترون را می گیرید، آنها را تا سرعت نور شتاب می دهید و در نهایت آنها را به اطراف می چرخانید تا پرتوهای ایکس چنان درخشان تولید کنید که اگر مراقب نباشید، نمونه را میتوان تبخیر کرد، به این فکر کنید که تمام نور خورشیدی که روی زمین میافتد را روی یک پنی متمرکز میکند - این همان مقدار شار فوتونی است که در لیزر الکترون آزاد داریم.
در فرمی، این گروه از اشعه ایکس برای اندازهگیری اینکه چه اتفاقی میافتد وقتی آهنرباهای نانومقیاس با لایههای متعدد کبالت، آهن و نیکل توسط پالسهای فمتوثانیه برانگیخته میشوند، استفاده کردند. فمتوثانیه به صورت 10 تا منهای پانزدهم ثانیه یا یک میلیونم میلیاردم ثانیه تعریف می شود.
جنگید گفت: «فمتوثانیهها در یک ثانیه بیشتر از تعداد روزها در عصر کیهان است. "اینها اندازه گیری های بسیار کوچک و بسیار سریع هستند و به سختی می توان سر خود را در اطراف آنها قرار داد."
جنگید در حال تجزیه و تحلیل دادهها است و دریافته است که این پالسهای لیزری فوق سریع هستند که لایه فرومغناطیسی را تحریک میکنند و باعث حرکت دیوارههای دامنه میشوند. بر اساس سرعت حرکت این دیوارهای دامنه، این مطالعه نشان می دهد که اینهالیزر فوق سریعپالسها میتوانند بیتهای ذخیرهشده اطلاعات را در حدود 1،000 برابر سریعتر از روشهای میدان مغناطیسی یا مبتنی بر جریان چرخشی که امروزه استفاده میشوند، تغییر دهند.
این روش عملی نیست زیرا لیزرهای فعلی انرژی زیادی مصرف می کنند. با این حال، جنگید میگوید که فرآیندهای مشابهی که دیسکهای فشرده برای ذخیره اطلاعات با استفاده از لیزر و پخشکننده سیدی برای پخش اطلاعات با استفاده از لیزر استفاده میکنند، میتوانند در آینده کارساز باشند.
مراحل بعدی شامل بررسی بیشتر ویژگیهای فیزیکی مکانیسمهایی است که سرعت دیواره دامنه فوقالعاده را بالاتر از محدودههای شناخته شده قبلی، و همچنین تصویربرداری از حرکت دیواره دامنه را ممکن میسازد. این تحقیقات در UC Davis تحت رهبری Kukreja ادامه خواهد یافت. جانگید اکنون در حال انجام تحقیقات مشابه در منبع نور سنکروترون ملی 2 در آزمایشگاه ملی بروکهاون است.
جنگید گفت: "جنبه های زیادی از پدیده های فوق سریع وجود دارد که ما تازه در حال درک آنها هستیم." "من مشتاق هستم تا به برخی از سوالات برجسته که می توانند پیشرفت های دگرگون کننده در اسپینترونیک کم مصرف، ذخیره سازی داده ها و پردازش اطلاعات را باز کنند، رسیدگی کنم."
خواندن بیشتر در
