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CORDIS - Résultats de la recherche de l’UE
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Shaken and stirred: Terahertz electric field control of magnetism

Description du projet

Le rayonnement térahertz accélère la commutation de spin

La demande concernant des dispositifs de stockage de données plus denses, rapides et efficaces sur le plan énergétique semble être en hausse du fait de l’usage extrêmement répandu des appareils mobiles et des technologies basées sur le cloud. Le projet MAGSHAKE, financé par l’UE, entend développer un dispositif de mémoire qui minimise la consommation d’énergie et dont le temps de commutation est de l’ordre du billionième de seconde. Les chercheurs du projet utiliseront de courtes impulsions de rayonnements térahertz, qui sont mille fois plus rapides que celles utilisées dans les normes actuelles de communication et de traitement des données. Ces impulsions sont constituées de particules de lumière dont l’énergie correspond à celle des aimants quantiques élémentaires (spins). Les photons térahertz peuvent exciter des spins à leur propre échelle énergétique sans libérer de chaleur significative dans le milieu environnant.

Objectif

The rapid move to wireless devices and the advent of cloud-based technologies in the 21st century’s digital economy call for denser, faster and more energy efficient data storage. However, the heat produced by modern data centres has already become a serious limitation to further increase their performance. At present, the data industry lacks a solution for this problem, which is expected to contribute greatly to the global warming and energy crisis in the near future.

With MAGSHAKE I aim to pave the way towards a memory device characterized by very low energy consumption and switching times of one trillionth of a second. Very short pulses of electro-magnetic radiation at a terahertz (THz) frequency (i.e. thousand times faster than that in current data communication and processing standards) are among the shortest stimuli in condensed matter physics. These pulses are made from light particles (photons), with their energies naturally matching those of elementary quantum magnets, ‘spins’. These are used to store information in common magnetic hard disk drives. Hence, such THz photons can excite spins on their own energy scale without releasing any significant heat into the surrounding medium.

MAGSHAKE will explore the manipulation of spins by a THz electric field, which can modulate the spin-orbit and exchange interactions which are responsible for magnetic ordering. These interactions are orders of magnitude stronger than the Zeeman energy due to an applied magnetic field. Therefore, the THz electric ‘shaking’ of the spins is expected to be strong enough to induce switching of the spins’ orientations, representing an elementary act of writing a bit of information. The proposed research programme aims to investigate the fundamentals of the electric field-driven nonlinear spin dynamics and to explore the basic requirements for the fastest and most energy-efficient spin switching in broad classes of magnetic materials.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

ERC-STG - Starting Grant

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2019-STG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

UNIVERSITY OF LANCASTER
Contribution nette de l'UE
€ 1 495 297,00
Adresse
BAILRIGG
LA1 4YW LANCASTER
Royaume-Uni
Région
North West (England) Lancashire Lancaster and Wyre
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 495 297,00

Bénéficiaires (1)