de.wedoany.com-Bericht: Ein Forschungsteam der Universität Tokio hat unter Verwendung des antiferromagnetischen Materials Mn₃Sn durch ultrakurze elektrische Impulse von 40 Pikosekunden ein schnelles Überschreiben und Schalten magnetischer Zustände erreicht. Die entsprechenden Ergebnisse wurden veröffentlicht. Die Studie wurde geleitet von Professor Sek Hwan Choi (Graduate School of Science), dem damaligen Projektassistenzprofessor Takuya Matsuda und Professor Satoru Nakatsuji von der Graduate School of Science der Universität Tokio. Zu den Kooperationspartnern zählten Professor Ryotaro Arita (Graduate School of Science, zugleich Direktor des RIKEN Center for Emergent Matter Science), Professor Hikaru Takenaka (Graduate School of Engineering), Assistenzprofessor Kotaro Shimizu, Professor Tetsuya Iizuka sowie Associate Professor Shinji Miwa (Institute for Solid State Physics) und der damalige Senior Research Scientist Kota Kondo (RIKEN Center for Emergent Matter Science, derzeit Associate Professor an der Organization for Advanced Interdisciplinary Studies der Universität Osaka).
Bei aktuellen CPUs und GPUs steigt der Stromverbrauch bei Erhöhung der Verarbeitungsgeschwindigkeit in der Regel drastisch an, was es schwierig macht, Betriebsgeschwindigkeiten unterhalb einer Nanosekunde zu erreichen. Die Industrie hat verschiedene Mechanismen erforscht, um ein tausendmal schnelleres Schalten im Pikosekundenbereich zu ermöglichen. Da die Temperatur jedoch um mehrere hundert Grad Celsius ansteigen kann, stellt die Haltbarkeit eine Herausforderung dar, und das Schalten im Pikosekundenbereich befindet sich noch in der Forschungs- und Entwicklungsphase. Die in dieser Studie verwendeten antiferromagnetischen Bauelemente basieren auf einem wärmeunabhängigen Drehimpulstransfer-Mechanismus – dem Spin-Orbit-Torque – und ermöglichen Schaltvorgänge im Pikosekundenbereich, die sowohl eine geringere Wärmeentwicklung als auch eine hohe Haltbarkeit vereinen. Das Forschungsteam gibt an, dass dies mit herkömmlichen Schaltmechanismen im Pikosekundenbereich nicht erreichbar sei.
Darüber hinaus wies das Team nach, dass ein ähnliches Schalten auch durch 60 Pikosekunden lange Photostrom-Impulse erreicht werden kann, die durch eine Kombination aus einem Laser im Telekommunikationswellenlängenbereich und einem photoelektrischen Wandler erzeugt werden. Dies entspricht einer grundlegenden Demonstration der „spintronischen photoelektrischen Umwandlung", bei der ein optisches Signal in ein elektrisches Signal umgewandelt und direkt mit einem Schreibvorgang in einem nichtflüchtigen Speicher verbunden wird. Weitere Einzelheiten sind in der Originalveröffentlichung der Studie zu finden.
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