光可以增加磁记忆速度1000倍 减少电力消耗

2019-07-15 16:05:51 来源: INeng财经

互联网搜索,十年历史的电子邮件和点播视频产品有助于美国服务器农场和数据中心的电力消耗,占该国年度总数的2%以上。

那些运行数百万个驱动器并容纳大量数字数据的数据中心每年使用大约700亿千瓦时的能源。一千瓦时足以让智能手机充电约一年。平均每千瓦时10美分的成本,所有这些电力的年成本约为70亿美元。

现在,普渡大学正在推进一种可以降低磁存储器件能耗并提高其速度的方法。该方法涉及自旋电子和光子材料的组合,其中采用超短激光脉冲来产生强磁场以操纵磁性材料的自旋取向。

普渡大学工程学院材料工程和电气与计算机工程教授Ernesto Marinero说:“我们将这两个领域汇集在一起​​,以解决一个已有数十年历史的问题。” “我们想要找出更快的方法来切换自旋电子纳米级存储器件的磁化强度。”

Marinero与Purdue工程学院的光子学专家和教授Vlad Shalaev和Alexandra Boltasseva合作,开发了一种新的磁光子技术,利用光来控制各种应用的磁化过程,从而产生超快速的可切换器件。

“我们是第一批成功开发高密度存储器模块中片上纳米磁体全光学切换方法的公司之一,”Marinero说。

这种新兴技术涉及集合电子波或等离子体,当光照射到纳米级材料(例如可以维持电子波的金属)时触发。这些等离子体在明智选择的光学和磁性材料的界面处产生强烈的超短磁场。

通过改变入射光的特性,所产生的磁场的方向被反转,这使得能够操纵磁性材料中的磁取向,这是磁信息存储的关键要求。由工程专业的研究生Aveek Dutta进行的数值模拟预测了诱导等离子体激发驱动的大磁场增强。

Purdue团队的方法涉及利用光学的力量,通过称为局部表面等离子体共振的特征,将光耦合到纳米磁体,并产生更快的自旋电子器件切换速度和潜在的更低能耗。该光能够切换磁化方向,这是在磁存储设备中数字编码信息的关键原理。

“我们认为,我们的方法最终可能导致内存写入速度比现有速度快1000倍,”Marinero说。“我们成功的关键领域之一是继续开发以有效方式与磁铁相互作用的材料。”

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