MIT Develops Light-Activated Antiferromagnetic Memory to Replace Ferromagnets

Özetle: MIT’deki bilim insanları, ışık kullanarak bir malzemede benzersiz bir manyetik durum yaratarak çığır açan bir başarıya imza attılar. Lazerler uygulayarak, antiferromanyetik bir malzemeyi tamamen yeni bir manyetik duruma başarıyla geçirdiler. Bu keşif, yeni nesil bellek ve veri depolama teknolojisinde devrim yaratma potansiyeline sahip ve günümüz standartlarından çok daha gelişmiş çiplerin önünü açıyor.

Fizik profesörü Nuh Gedik liderliğindeki araştırma ekibi, yaklaşık -247°F’de manyetik olmayan bir duruma geçen bir tür antiferromanyetik olan FePS₃ adlı bir malzemeye yoğunlaştı. FePS₃’nin atomlarının titreşimlerini lazerlerle tam olarak uyarmanın, tipik antiferromanyetik hizalanmasını bozabileceği ve yeni bir manyetik duruma neden olabileceği hipotezini ortaya attılar.

Geleneksel mıknatıslarda (ferromanyetler), tüm atomik spinler aynı yönde hizalanır ve bu da manyetik alanlarının kontrol edilmesini kolaylaştırır. Buna karşılık, antiferromanyetler, sıfır net mıknatıslanma ile sonuçlanan, birbirini iptal eden daha karmaşık bir yukarı-aşağı-yukarı-aşağı spin desenine sahiptir. Bu özellik, antiferromanyetleri başıboş manyetik etkilere karşı oldukça dirençli hale getirirken (güvenli veri depolama için bir avantaj) aynı zamanda bunları hesaplama için “0” ve “1” durumları arasında kasıtlı olarak değiştirmekte zorluklar yaratır.

Gedik’in yenilikçi lazer odaklı yaklaşımı bu engeli aşmayı ve gelecekte yüksek performanslı bellek ve hesaplama teknolojileri için antiferromanyetiklerin kilidini açmayı amaçlıyor.

Ekibin yenilikçi yaklaşımı, bir FePS₃ örneğini geçiş sıcaklığının altına soğutmayı ve ardından dikkatlice ayarlanmış bir terahertz lazer darbesiyle patlatmayı içeriyordu. Saniyede bir trilyondan fazla kez salınan bu lazerler, malzemenin atomlarının doğal titreşim frekanslarıyla mükemmel bir şekilde eşleşti.

Şaşırtıcı bir şekilde araştırmacılar, bu darbelerin, lazer darbesi sona erdikten sonra bile birkaç milisaniye süren, malzemeyi tamamen yeni bir manyetize duruma ittiğini keşfettiler.

Gedik, milisaniyelerin kısacık bir zaman dilimi gibi görünse de kuantum dünyasında bunun önceki girişimlerle kıyaslandığında neredeyse bir sonsuzluk kadar uzun olduğunu vurguladı.

Araştırmacılar, ileriye dönük olarak bu indüklenen manyetik fazları iyileştirmeyi ve daha iyi anlamayı hedefliyor. Nihai hedef, yeni nesil veri depolama ve işleme donanımında antiferromanyetlerden yararlanmaktır. Dağınık manyetik gürültüye dayanıklı sağlam manyetik alanları, günümüz teknolojisine kıyasla daha yoğun, daha enerji verimli bellek ve mantık yongaları sağlayabilir.

Ancak, antiferromanyetik bilgisayarlar gerçeğe dönüşmeden önce önemli mühendislik zorlukları devam ediyor. Ekip iyimser ve Nature’da yayınlanan çığır açıcı bulguları bu vizyona doğru kritik bir adım teşkil ediyor.