“Biz optogenetik oʻzaro taʼsirlar fizikasini oʻrganmoqchi edik”, dedi loyiha uchun maʼlumotlarni tahlil qilishga rahbarlik qilgan Rahul Jangid. UC Davis dotsenti Roopali Kukreja rahbarligida materialshunoslik va muhandislik bo'yicha. "Magnit domenni juda qisqa lazer zarbasi bilan urganingizda nima bo'ladi?"
Domen magnit ichidagi shimoliy qutbdan janubiy qutbga aylanadigan hududdir. Bu xususiyat ma'lumotlarni saqlash uchun ishlatiladi, masalan, kompyuterning qattiq disklarida.
Jangid va uning hamkasblari magnit impulsli lazer bilan urilganda, ferromagnit qatlamdagi domen devorlari sekundiga taxminan 66 kilometr tezlikda harakatlanishini aniqladilar, bu avval o‘ylangan tezlik chegarasidan taxminan 100 baravar tezroq.
Bunday tezlikda harakatlanadigan domen devorlari ma'lumotlarni saqlash va qayta ishlashga keskin ta'sir qilishi mumkin, bu esa tezroq, barqarorroq xotirani ta'minlaydi va saqlash uchun magnit metallarning bir nechta qatlamlari ichida elektron spinlarini ishlatadigan qattiq disklar kabi spintronik qurilmalarning energiya sarfini kamaytiradi. ma'lumotlarni qayta ishlash yoki uzatish.
"Hech kim bu devorlar bunchalik tez harakatlana oladi deb o'ylamaydi, chunki ular o'z chegaralariga yetishi kerak", dedi Jangid. "Bu mutlaqo bananga o'xshaydi, lekin bu haqiqat." Bu "bananlar" Uokerning parchalanish fenomeni tufayli, ya'ni domen devorlarini faqat ma'lum tezlikda ular samarali ravishda parchalanib, harakatni to'xtatgunga qadar itarish mumkin. Biroq, ushbu tadqiqot lazerlar domen devorlarini ilgari noma'lum tezlikda haydash uchun ishlatilishi mumkinligini isbotlaydi.
Noutbuklar va mobil telefonlar kabi shaxsiy qurilmalarning aksariyati tezroq flesh-disklardan foydalansa-da, ma'lumotlar markazlari arzonroq va sekinroq qattiq disklardan foydalanadi. Biroq, har safar bir oz ma'lumot qayta ishlangan yoki aylantirilganda, drayvlar magnit maydon yordamida issiqlikni sariqlar orqali o'tkazish uchun juda ko'p energiya yoqadi. Agar drayvlar magnit qatlamlarda lazer impulslaridan foydalanishi mumkin bo'lsa, qurilmalar past kuchlanishlarda ishlaydi va bitni aylantirish uchun zarur bo'lgan energiya sezilarli darajada kamayadi.
Joriy prognozlar shuni ko'rsatadiki, 2030 yilga kelib AKT dunyoning energiyaga bo'lgan talabining 21 foizini tashkil qiladi va bu iqlim o'zgarishiga hissa qo'shadi, bu xulosa Jangid va hammualliflar tomonidan chop etilgan "O'ta tez optik qo'zg'alish ostida ekstremal domen devori tezligi" nomli maqolada ta'kidlangan. 19-dekabr, Physical Review Letters jurnalida. Bu kashfiyot energiya tejovchi texnologiyalarni izlash juda muhim bo‘lgan bir vaqtda sodir bo‘ldi.
Eksperimentni o'tkazish uchun Jangid va uning hamkorlari, jumladan, Milliy fan va texnologiya instituti tadqiqotchilari; Kaliforniya universiteti, San-Diego; Kolorado universiteti, Kolorado Springs; va Stokgolm universiteti Italiyaning Trieste shahrida joylashgan erkin elektron lazer manbasi bo'lgan erkin elektron lazer nurlanishini (MFRF) ko'p tarmoqli tadqiqot markazidan foydalangan.
"Erkin elektron lazer aqldan ozgan qurilma", dedi Jangid. “Bu 2-mil uzunlikdagi vakuum trubkasi boʻlib, siz bir hovuch elektronni olib, ularni yorugʻlik tezligiga qadar tezlashtirasiz va nihoyat ularni atrofga aylantirib, shu qadar yorqin rentgen nurlarini hosil qilasizki, agar ehtiyot boʻlmasangiz, Namuna bug'lanishi mumkin, deb o'ylab ko'ring, Yerga tushadigan barcha quyosh nurlarini bir tiyinga qaratish - bizda erkin elektron lazerda shunchalik foton oqimi bor.
Fermida guruh kobalt, temir va nikeldan iborat ko'p qatlamli nano o'lchamli magnitlar femtosekund impulslari bilan qo'zg'atilganda nima sodir bo'lishini o'lchash uchun rentgen nurlaridan foydalangan. Femtosekund sekundning 10 dan minus o'n beshiga yoki soniyaning milliarddan bir milliondan bir qismi sifatida aniqlanadi.
“Bir soniya ichida koinot davridagi kunlardan koʻra koʻproq femtosekundlar bor”, dedi Jangid. "Bular juda kichik, o'ta tez o'lchovlar va ular atrofida boshingizni tutish qiyin."
Jangid ma'lumotlarni tahlil qilmoqda va aynan mana shu o'ta tezkor lazer impulslari ferromagnit qatlamni qo'zg'atib, domen devorlarining harakatlanishiga olib kelishini aniqladi. Ushbu domen devorlari qanchalik tez harakat qilishiga asoslanib, tadqiqot shuni ko'rsatadiki, buultra tez lazerimpulslar saqlangan ma'lumotlar bitlarini magnit maydon yoki spin oqimiga asoslangan usullardan taxminan 1,000 marta tezroq almashtirishi mumkin.
Texnika amaliy emas, chunki hozirgi lazerlar juda ko'p quvvat sarflaydi. Biroq, Jangidning ta'kidlashicha, lazer yordamida axborotni saqlash uchun kompakt disklar va lazer yordamida ma'lumotni o'ynatish uchun CD pleerlar tomonidan ishlatiladigan jarayonlarga o'xshash jarayonlar kelajakda ishlashi mumkin.
Keyingi qadamlar domen devori tezligini oldindan ma'lum bo'lgan chegaralardan yuqori bo'lishini ta'minlaydigan mexanizmlarning fizik xususiyatlarini yanada o'rganishni, shuningdek, domen devorining harakatini tasvirlashni o'z ichiga oladi. Ushbu tadqiqot UC Davisda Kukreja rahbarligida davom etadi. Jangid hozir Brookhaven Milliy Laboratoriyasidagi Milliy Sinxrotron yorug'lik manbai 2da shunga o'xshash tadqiqotlar olib bormoqda.
“O‘ta tezkor hodisalarning ko‘p jihatlari borki, biz ularni endigina tushuna boshladik”, dedi Jangid. "Men kam quvvatli spintronika, ma'lumotlarni saqlash va ma'lumotlarni qayta ishlash sohasidagi transformativ yutuqlarni ochishi mumkin bo'lgan ba'zi ajoyib savollarni hal qilishni xohlayman."
Batafsil manzilda o'qing
