„Okkur langaði að rannsaka eðlisfræði sjónrænna samskipta,“ sagði Rahul Jangid, sem leiddi gagnagreiningu fyrir verkefnið á meðan hann vann sér inn doktorsgráðu sína. í efnisfræði og verkfræði undir stjórn Roopali Kukreja, dósents við UC Davis. "Hvað gerist þegar þú lendir á segulsviði með mjög stuttum leysipúlsi?"
Lén er svæði innan seguls sem snýst frá norðurpólnum til suðurpólsins. Þessi eign er notuð fyrir gagnageymslu, svo sem á harða diska tölvunnar.
Jangid og samstarfsmenn hans komust að því að þegar segull verður fyrir höggi af púlslausum leysir hreyfast lénsveggirnir í járnsegullaginu á um 66 kílómetra hraða á sekúndu, sem er um 100 sinnum hraðar en áður var talið hraðamörk.
Lénsveggir sem hreyfast á slíkum hraða gætu haft gríðarleg áhrif á hvernig gögn eru geymd og unnin, veita hraðara, stöðugra minni og draga úr orkunotkun spintronics tækja, eins og harðdiska, sem nota rafeindasnúninga innan margra laga af segulmagnuðum málmum til að geyma, vinna úr eða senda upplýsingar.
„Enginn heldur að þessir veggir geti hreyfst svona hratt vegna þess að þeir eiga að ná takmörkunum,“ sagði Jangid. „Þetta hljómar algjörlega banana, en það er satt. Það er „bananar“ vegna Walker-niðurbrotsfyrirbærisins, sem segir að aðeins sé hægt að ýta lénsveggjum svo langt á tilteknum hraða áður en þeir brotna í raun og hætta að hreyfast. Hins vegar gefur þessi rannsókn vísbendingar um að hægt sé að nota leysira til að keyra lénsveggi á áður óþekktum hraða.
Þó að flest persónuleg tæki eins og fartölvur og farsímar noti hraðari glampi drif, nota gagnaver ódýrari og hægari harða diska. Hins vegar, í hvert skipti sem smá upplýsingum er unnið eða snúið við, brenna drif mikla orku með því að nota segulsvið til að leiða hita í gegnum spólurnar. Ef drif gætu notað leysipúlsa á segullögin myndu tækin starfa við lægri spennu og orkan sem þarf til að fletta bita myndi minnka verulega.
Núverandi spár benda til þess að UT muni standa undir 21 prósenti af orkuþörf heimsins árið 2030, sem stuðlar að loftslagsbreytingum, niðurstaða Jangid og meðhöfunda í grein sem ber titilinn „Extreme Domain Wall Velocities under Ultrafast Optical Excitation“ sem var birt. 19. desember í tímaritinu Physical Review Letters. Uppgötvunin kemur á sama tíma og leitin að orkusparandi tækni er mikilvæg.
Til að framkvæma tilraunina, Jangid og samstarfsmenn hans, þar á meðal vísindamenn frá National Institute of Science and Technology; Háskólinn í Kaliforníu, San Diego; Háskólinn í Colorado, Colorado Springs; og Stokkhólmsháskóli, notuðu þverfaglega rannsóknaraðstöðuna fyrir leysigeislun með lausum rafeindum (MFRF), leysigjafa með lausum rafeindum sem staðsett er í Trieste á Ítalíu.
„Frjálsrafeindaleysirinn er geggjuð aðstaða,“ sagði Jangid. „Þetta er 2-mílu langt tómarúmsrör þar sem þú tekur handfylli af rafeindum, flýtir þeim upp á ljóshraða og sveiflar þeim að lokum til að framleiða röntgengeisla svo bjarta að ef þú ert ekki varkár, sýni gæti verið gufað upp sem að það sé að einbeita öllu sólarljósinu sem fellur á jörðina á eina eyri - það er hversu mikið ljóseindaflæði við höfum við frjálsra rafeindaleysið.
Hjá Fermi notaði hópurinn röntgengeisla til að mæla hvað gerist þegar nanóskala seglar með mörgum lögum af kóbalti, járni og nikkeli eru spenntir af femtósekúndu púlsum. Femtósekúnda er skilgreind sem 10 til mínus fimmtánda úr sekúndu eða einn milljónasti úr milljarði úr sekúndu.
„Það eru fleiri femtósekúndur á sekúndu en það eru dagar á aldri alheimsins,“ sagði Jangid. „Þetta eru mjög litlar, mjög hraðar mælingar og það er erfitt að ná hausnum í kringum þær.“
Jangid er að greina gögnin og hefur komist að því að það eru þessir ofurhröðu leysirpúlsar sem örva ferromagnetic lagið, sem veldur því að lénsveggirnir hreyfast. Miðað við hversu hratt þessir lénsveggir hreyfast bendir rannsóknin til þess að þessirofurhraðinn leysirpúlsar gætu skipt um geymda bita af upplýsingum um 1,000 sinnum hraðar en segulsviðið eða spunastraumsbundnar aðferðir sem notaðar eru í dag.
Tæknin er langt frá því að vera hagnýt því núverandi leysir eyða miklu afli. Hins vegar segir Jangid að svipaðir ferli og þeir sem geisladiskar nota til að geyma upplýsingar með því að nota leysir og geislaspilara til að spila upplýsingar með leysi gætu virkað í framtíðinni.
Næstu skref fela í sér að kanna frekar eðliseiginleika ganganna sem gera ofurhraðan lénsvegghraða yfir áður þekktum mörkum, auk þess að mynda hreyfingu lénsveggsins. Þessar rannsóknir munu halda áfram við UC Davis undir forystu Kukreja. Jangid stundar nú svipaðar rannsóknir við National Synchrotron Light Source 2 í Brookhaven National Laboratory.
„Það eru margar hliðar á ofurhröðum fyrirbærum sem við erum rétt að byrja að skilja,“ sagði Jangid. „Ég er fús til að takast á við nokkrar af þeim spurningum sem eru útistandandi sem gætu opnað umbreytingarframfarir í aflmikilli spintronics, gagnageymslu og upplýsingavinnslu.
Les meira á
