Commutation magnétique ultra-rapide avec le potentiel de transformer les communications par fibre optique –

Élargir la capacité d’Internet

La commutation entre deux états – 0 et 1 – est la base de la technologie numérique et l’épine dorsale d’Internet. La grande majorité de toutes les données que nous téléchargeons sont stockées magnétiquement dans d’énormes centres de données à travers le monde, reliés par un réseau de fibres optiques.

Les obstacles à la poursuite des progrès avec Internet sont triples, en particulier la vitesse et la consommation d’énergie des commutateurs semi-conducteurs ou magnétiques qui traitent et stockent nos données et la capacité du réseau de fibre optique à les gérer.

La nouvelle découverte de la commutation à bascule ultra-rapide utilisant la lumière laser sur des films de type miroir d’un alliage de manganèse, de ruthénium et de gallium connu sous le nom de MRG pourrait aider à résoudre ces trois problèmes.

Non seulement la lumière offre un grand avantage en termes de vitesse, mais les interrupteurs magnétiques n’ont pas besoin d’alimentation pour maintenir leur état. Plus important encore, ils offrent désormais la perspective d’un multiplexage temporel rapide du réseau fibre existant, ce qui pourrait lui permettre de traiter dix fois plus de données.

La science derrière la commutation magnétique

Travaillant dans le laboratoire de photonique du CRANN, le centre de recherche en nanosciences de Trinity, le Dr Chandrima Banerjee et le Dr Jean Besbas ont utilisé des impulsions laser ultra-rapides d’une centaine de femtosecondes (un dix mille milliardième de seconde) pour inverser la magnétisation de couches minces de MRG. et-vient. La direction de la magnétisation peut pointer vers l’intérieur ou l’extérieur du film.

À chaque impulsion laser successive, il change brusquement de direction. On pense que chaque impulsion chauffe momentanément les électrons du MRG d’environ 1000 degrés, ce qui entraîne un basculement de sa magnétisation. La découverte de la commutation à bascule ultra-rapide de MRG vient d’être publiée dans une revue internationale de premier plan, Communications de la nature.

Le Dr Karsten Rode, chercheur principal au sein du «Magnetism and Spin Electronics Group» de la Trinity’s School of Physics, suggère que cette découverte marque juste le début d’une nouvelle direction de recherche passionnante. Le Dr Rode a déclaré:

«Nous avons beaucoup de travail à faire pour comprendre pleinement le comportement des atomes et des électrons dans un solide qui est loin de l’équilibre sur une échelle de temps femtoseconde. En particulier, comment le magnétisme peut-il changer si rapidement tout en obéissant à la loi fondamentale de la physique qui dit ce moment cinétique doit être conservé?

«Dans l’esprit de notre équipe de spintronique, nous allons désormais collecter des données de nouvelles expériences de laser pulsé sur MRG, et d’autres matériaux, pour mieux comprendre ces dynamiques et relier la réponse optique ultra-rapide avec le transport électronique. Nous prévoyons des expériences avec des des impulsions électroniques rapides pour tester l’hypothèse que l’origine de la commutation à bascule est purement thermique. “

L’année prochaine, Chandrima poursuivra son travail à l’Université de Haïfa, en Israël, avec un groupe capable de générer des impulsions laser encore plus courtes. Les chercheurs de Trinity, dirigés par Karsten, planifient un nouveau projet conjoint avec des collaborateurs aux Pays-Bas, en France, en Norvège et en Suisse, visant à prouver le concept de multiplexage ultra-rapide dans le domaine temporel des canaux à fibre optique.

Source de l’histoire:

Matériaux fourni par Trinity College de Dublin. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.