Wetenschappers bereiken doorbraak in het benutten van warmte om het magnetisme te regelen in 2D -materialen

Pioniers nieuw onderzoek kan helpen het opwindend nieuw potentieel te ontgrendelen om ultrasnelle, lasergestuurde opslagapparaten te creëren. De studie, geleid door experts van de Universiteit van Exeter, kan een revolutie teweegbrengen in het gebied van gegevensopslag door de ontwikkeling van lasergestuurde magnetische domeinherinneringen.

Het nieuwe onderzoek is gebaseerd op het creëren van een cruciale nieuwe methode voor het gebruik van warmte om magnetisme te manipuleren met ongekende precisie in tweedimensionale (2D) van der Waals-materialen. Het is gepubliceerd in het dagboek Natuurcommunicatie.

Meestal is warmte een ongewenst bijproduct van stroomverbruik in elektronische apparaten, vooral in halfgeleiders. Naarmate apparaten kleiner en compacter worden, is het beheren van warmte een van de grootste uitdagingen geworden in de moderne elektronica.

Dit nieuwe onderzoek verandert deze uitdaging echter in een kans. De innovatieve techniek van het team maakt gebruik van de unieke eigenschappen van 2D -materialen, waarbij de zwakke tussenlagen -bindingen een uitzonderlijk lage thermische geleidbaarheid en zeer anisotrope warmte -dissipatie mogelijk maken.

Het onderzoek, geleid door Dr. Maciej Dąbrowski aan de Universiteit van Exeter, introduceert een nieuwe benadering voor het beheersen van warmtestroom en magnetische eigenschappen op tijdschalen zo kort als honderden femtoseconden.

Door zorgvuldig getimede laserpulsen van specifieke golflengten te gebruiken om het materiaal te verwarmen, gevolgd door het gebruik van pulsen bij een andere golflengte om de resulterende veranderingen te onderzoeken, bereikte het team realtime monitoring van temperatuur- en magnetisatiedynamica in atomisch dunne 2D-materialen.

Dit zorgde voor subpicoseconde tijdelijke resolutie en sub-micron ruimtelijke resolutie, waardoor een nieuwe benchmark werd vastgesteld voor precisie op dit gebied.

Een belangrijke doorbraak van het onderzoek was het vermogen van het team om de dikte van de magnetische lagen te manipuleren, waardoor de snelheid waarmee hitte het magnetisatie -herstelproces verdwijnt en versnelt aanzienlijk verbeteren.

Deze vorderingen leggen de basis voor de ontwikkeling van ultrasnelle gegevensopname -apparaten die uitsluitend werken met laserpulsen, waardoor de noodzaak van externe magnetische velden volledig wordt geëlimineerd.

De potentiële toepassingen van deze doorbraak zijn enorm. De mogelijkheid om magnetisme te regelen met laserpulsen, zonder de noodzaak van externe magnetische velden, kan het maken van zeer efficiënte, niet-vluchtige geheugenapparaten mogelijk maken die sneller, kleiner en betrouwbaarder zijn dan alles wat momenteel beschikbaar is.

Dr. Dąbrowski zei: “Dit onderzoek opent spannende mogelijkheden voor thermische engineering van toekomstige apparaten op het ultrasnelle tijdschaal. Robuust magnetisch domeingeheugeneffect waargenomen in onze resultaten is tot nu toe onbereikbaar in andere materialen en onthult nieuwe toepassingen van 2D van der WAALS -magneten in ultrafast magnetische opname en kwantumtechnologieën op basis van de spin van het elektron.”