Terahertsi režiimile lähenemine: toatemperatuuri kvantmagnetid vahetavad olekuid triljoneid kordi sekundis

Taasavaldanud Platon

järgijaid: 0

Avaleht > press > Lähenemine terahertsi režiimile: toatemperatuuril olevad kvantmagnetid vahetavad olekuid triljoneid kordi sekundis

Antiferromagnetilise ristmiku kõrge eraldusvõimega ülekandeelektronmikroskoopia pilt, mis näitab erinevate materjalide kihte (vasakul). Skeem, mis näitab materjalide magnetilisi omadusi (paremal). KREDIT
©2023 Nakatsuji et al.

Abstraktne:
Klass püsimäluseadmeid, mida nimetatakse MRAM-iks ja mis põhineb kvantmagnetmaterjalidel, suudab pakkuda tuhandekordset jõudlust, mis ületab praeguste tipptasemel mäluseadmete. Varem näidati, et antiferromagnetidena tuntud materjalid salvestavad stabiilseid mäluolekuid, kuid neid oli raske lugeda. See uus uuring sillutab tõhusa tee mäluseisundite lugemiseks, millel on potentsiaal teha seda ka uskumatult kiiresti.

Lähenemine terahertsi režiimile: toatemperatuuril olevad kvantmagnetid vahetavad olekuid triljoneid kordi sekundis

Tokyo, Jaapan | Postitatud 20. jaanuaril 2023

Tõenäoliselt saate pilgutada umbes neli korda sekundis. Võib öelda, et see vilkumise sagedus on 4 hertsi (tsüklit sekundis). Kujutage ette, et prooviksite pilgutada 1 miljard korda sekundis või 1 gigahertsi juures, oleks see inimese jaoks füüsiliselt võimatu. Kuid see on praegune suurusjärk, milles kaasaegsed tipptasemel digitaalsed seadmed, näiteks magnetmälu, vahetavad toimingute ajal oma olekuid. Ja paljud inimesed soovivad nihutada piiri tuhat korda kaugemale, triljon korda sekundis ehk terahertsis.

Kiiremate mäluseadmete realiseerimise takistuseks võivad olla kasutatud materjalid. Praegused kiired MRAM-kiibid, mis pole veel nii levinud, et teie koduarvutis ilmuksid, kasutavad tüüpilisi magnetilisi või ferromagnetilisi materjale. Neid loetakse tunnelmagnetresistentsuse meetodil. See nõuab ferromagnetilise materjali magnetiliste koostisosade paralleelset järjestamist. Selline paigutus loob aga tugeva magnetvälja, mis piirab mälu lugemise või mälu kirjutamise kiirust.

"Oleme teinud eksperimentaalse läbimurde, mis ületab selle piirangu ja seda tänu teistsugusele materjalile, antiferromagnetitele," ütles professor Satoru Nakatsuji Tokyo ülikooli füüsikaosakonnast. "Antiferromagnetid erinevad tüüpilistest magnetitest mitmel viisil, kuid eelkõige saame neid paigutada ka muul viisil kui paralleelsed jooned. See tähendab, et saame nullida paralleelse paigutuse tulemusena tekkiva magnetvälja. Arvatakse, et ferromagnetite magnetiseerimine on vajalik tunnelimagnetresistentsuse mälust lugemiseks. Silmatorkavalt leidsime aga, et see on võimalik ka spetsiaalse klassi antiferromagnetite jaoks ilma magnetiseerimiseta ja loodetavasti suudab see töötada väga suurel kiirusel.

Nakatsuji ja tema meeskond arvavad, et terahertsi vahemikus on lülituskiirused saavutatavad ja see on võimalik ka toatemperatuuril, samas kui varasemad katsed nõudsid palju külmemat temperatuuri ega andnud nii paljulubavaid tulemusi. Idee täiustamiseks peab meeskond siiski oma seadmeid viimistlema ja nende valmistamise viiside parandamine on võtmetähtsusega.

"Kuigi meie materjalide aatomkomponendid on üsna tuttavad – mangaan, magneesium, tina, hapnik ja nii edasi -, on viis, kuidas me ühendame need kasutatavaks mälukomponendiks, uudne ja võõras," ütles teadlane Xianzhe Chen. "Kasvatame kristalle vaakumis, uskumatult peente kihtidena, kasutades kahte protsessi, mida nimetatakse molekulaarkiire epitaksiks ja magnetroni pihustamiseks. Mida kõrgem on vaakum, seda puhtamaid proove saame kasvatada. See on äärmiselt keeruline protseduur ja kui me seda täiustame, muudame oma elu lihtsamaks ja toodame ka tõhusamaid seadmeid.

Need antiferromagnetilised mäluseadmed kasutavad kvantnähtust, mida nimetatakse takerdumiseks või vahemaa interaktsiooniks. Kuid vaatamata sellele ei ole see uurimus otseselt seotud üha kuulsamaks muutuva kvantarvutite valdkonnaga. Kuid teadlased viitavad sellele, et sellised arengud võivad olla kasulikud või isegi hädavajalikud silla ehitamiseks praeguse elektroonilise andmetöötluse paradigma ja tärkava kvantarvutite valdkonna vahel.

Rahastamine:
Seda tööd toetasid osaliselt JST-Mirai programm (nr JPMJMI20A1), ST-CREST programm (nr JPMJCR18T3, JST-PRESTO ja JPMJPR20L7) ja JSPS KAKENHI (nr 21H04437 ja 22H00290).

####

Tokyo ülikooli kohta
Tokyo ülikool on Jaapani juhtiv ülikool ja üks maailma parimatest teadusülikoolidest. Umbes 6,000 teadlase tohutu uurimistöö avaldatakse maailma parimates kunstide ja teaduste ajakirjades. Meie elavas üliõpilaskonnas, kuhu kuulub umbes 15,000 15,000 bakalaureuse- ja 4,000 XNUMX kraadiõppurit, kuulub üle XNUMX välisüliõpilase. Lisateavet leiate aadressilt www.u-tokyo.ac.jp/en/ või jälgige meid Twitteris aadressil @UTokyo_News_en.

Lisateabe saamiseks klõpsake nuppu siin

Kontaktid:
Meedia Kontakt

Rohan Mehra
Tokyo ülikool
Ekspertkontakt

Professor Satoru Nakatsuji
Ülikooli Tokyo

Autoriõigus © Tokyo ülikool

Kui teil on kommentaar, palun Saada sõnum meile.

Sisu täpsuse eest vastutavad ainuüksi uudisteväljaannete väljaandjad, mitte 7th Wave, Inc. või Nanotechnology Now.

Järjehoidja: