Forskningsprojekt Ultrasnabb magnetism
En ofta bortglömd energikonsument är internet. Datacenter, där information lagras i form av magnetiska bitar, slösar bort det mesta av energin i form av värme. Att förbättra kontrollen över magnetisk information är avgörande för vårt samhälle.
Projektets övergripande mål är att bättre förstå det förbryllande fenomenet ultrasnabb magnetism med hjälp av nya experimentella verktyg (intensiv terahertzstrålning och frielektronlaser med röntgenstrålning), som kan användas för att utforma framtidens datalagring. I det specifika beskrev vi tre huvudsakliga forskningsmål:
Att avslöja processen för magnetiseringsdynamik som kontrolleras av stark terahertzstrålning i magnetiska metaller (de som vanligen används för att lagra magnetisk information), vilket kommer att lägga till en viktig pusselbit i pusslet om ultrasnabb magnetism.
Att förstå detaljerna i hur ultrasnabb magnetism är kopplad till kristallstrukturen hos de undersökta materialen.
Att fastställa hur spins rör sig i tid och rum med hjälp av röntgenbilder för att skapa den första "filmen" av ultrasnabb magnetism med femtosekunders- och nanometerupplösning med hjälp av de nybyggda röntgenlasrarna för fria elektroner.
Projektbeskrivning
Magnetism är ett av de första fenomenen som civilisationen känner till, men ändå ett av de mest svårförståeliga. Medan magnetismen i material har sitt ursprung i atomära interaktioner med karakteristiska ultrakorta tidsskalor (en miljondels miljarddels miljarddels sekund), har man länge trott att magnetism endast kan manipuleras med relativt långsammare nanosekunder genom att utnyttja externa magnetfält. Under det senaste decenniet har forskarna emellertid kunnat observera ultrasnabb magnetisk dynamik på dessa inneboende ultrakorta tidsskalor utan magnetfält, utan att behöva använda ultrasnabba lasrar, vilket har revolutionerat synen på magnetismens hastighetsgränser. Trots många framsteg inom ultrasnabb magnetism är förståelsen av den grundläggande fysiken bakom ultrasnabb magnetism fortfarande bara delvis, vilket hindras av bristen på experimentell teknik som är lämplig för att fullt ut utforska dessa fenomen.
Eftersom miljön och en ansvarsfull energianvändning är en växande fråga för samhället, är en ofta bortglömd källa till energiförbrukning de stora datamängder som används på Internet. Stora datacenter, där information fortfarande lagras i form av små magnetiska bitar, slösar bort större delen av sin energi i form av värme, och komprimering och överföring av data kräver mycket datorkraft för att leverera innehåll på begäran. Det är viktigt att ta itu med hur man kan lagra och manipulera information, inte bara med högre hastighet (helst i terahertz-regionen, 1000 gånger snabbare än den nuvarande tekniken) utan också på ett mycket mer energieffektivt sätt, om vårt samhälle ska fortsätta att blomstra på grundval av tekniska framsteg.
Projektets övergripande mål är därför att bättre förstå det förbryllande fenomenet ultrasnabb magnetism med hjälp av nya experimentella verktyg (intensiv terahertzstrålning och röntgenlaser för fria elektroner), som skulle kunna användas för att utforma framtidens datalagring. I det specifika beskrev vi tre huvudsakliga forskningsmål:
Att avslöja processen för magnetiseringsdynamik som kontrolleras av stark terahertzstrålning i magnetiska metaller (de som vanligen används för att lagra magnetisk information), vilket kommer att lägga till en viktig pusselbit i pusslet om ultrasnabb magnetism.
Att förstå detaljerna i hur ultrasnabb magnetism är kopplad till kristallstrukturen hos de undersökta materialen.
Att fastställa hur spins rör sig i tid och rum med hjälp av röntgenbilder för att skapa den första "filmen" av ultrasnabb magnetism med femtosekunders- och nanometerupplösning med hjälp av de nybyggda röntgenlasrarna för fria elektroner.
Projektmedlemmar
Projektansvariga
Stefano Bonetti
Forskare
Medlemmar
Publikationer
Publications Ultrafast magnetism
