चुंबक और लेजर प्रयोगों से प्राप्त खोजें ऊर्जा-कुशल डेटा भंडारण के लिए वरदान हो सकती हैं।
"हम ऑप्टोमैग्नेटिक इंटरैक्शन के भौतिकी का अध्ययन करना चाहते थे," राहुल जांगिड़ ने कहा, जिन्होंने अपनी पीएचडी अर्जित करते समय परियोजना के लिए डेटा विश्लेषण का नेतृत्व किया था। यूसी डेविस में एसोसिएट प्रोफेसर रूपाली कुकरेजा के निर्देशन में सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग में। "क्या होता है जब आप एक चुंबकीय डोमेन पर बहुत कम लेजर पल्स से टकराते हैं?"
डोमेन चुंबक के भीतर का एक क्षेत्र है जो उत्तरी ध्रुव से दक्षिणी ध्रुव की ओर घूमता है। इस संपत्ति का उपयोग डेटा भंडारण के लिए किया जाता है, जैसे कंप्यूटर हार्ड डिस्क ड्राइव में।
जांगिड़ और उनके सहयोगियों ने पाया कि जब एक चुंबक को स्पंदित लेजर द्वारा मारा जाता है, तो लौहचुंबकीय परत में डोमेन दीवारें लगभग 66 किलोमीटर प्रति सेकंड की गति से चलती हैं, जो पहले से सोची गई गति सीमा से लगभग 100 गुना तेज है।
ऐसी गति से चलने वाली डोमेन दीवारें डेटा को संग्रहीत और संसाधित करने के तरीके को नाटकीय रूप से प्रभावित कर सकती हैं, जिससे तेज, अधिक स्थिर मेमोरी मिलती है और हार्ड डिस्क ड्राइव जैसे स्पिंट्रोनिक्स उपकरणों की ऊर्जा खपत कम हो जाती है, जो स्टोर करने के लिए चुंबकीय धातु की कई परतों के भीतर इलेक्ट्रॉन स्पिन का उपयोग करते हैं। सूचना को संसाधित करना या संचारित करना।
जांगिड़ ने कहा, "किसी ने नहीं सोचा था कि ये दीवारें इतनी तेजी से आगे बढ़ सकती हैं क्योंकि उन्हें अपनी सीमा तक पहुंचना था।" "यह बिल्कुल अजीब लगता है, लेकिन यह सच है।" वॉकर ब्रेकडाउन घटना के कारण यह "केले" है, जो कहता है कि डोमेन दीवारों को केवल एक निश्चित गति से इतनी दूर तक धकेला जा सकता है, इससे पहले कि वे प्रभावी रूप से टूट जाएं और हिलना बंद कर दें। हालाँकि, यह अध्ययन इस बात का सबूत देता है कि लेजर का उपयोग डोमेन दीवारों को पहले से अज्ञात गति से चलाने के लिए किया जा सकता है।
जबकि अधिकांश व्यक्तिगत उपकरण जैसे लैपटॉप और सेल फोन तेज़ फ्लैश ड्राइव का उपयोग करते हैं, डेटा केंद्र सस्ती, धीमी हार्ड ड्राइव का उपयोग करते हैं। हालाँकि, हर बार जब थोड़ी सी जानकारी संसाधित या फ़्लिप की जाती है, तो कॉइल के माध्यम से गर्मी का संचालन करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करके ड्राइव बहुत अधिक ऊर्जा जलाते हैं। यदि ड्राइव चुंबकीय परतों पर लेजर पल्स का उपयोग कर सकते हैं, तो उपकरण कम वोल्टेज पर काम करेंगे और बिट फ़्लिपिंग के लिए आवश्यक ऊर्जा बहुत कम हो जाएगी।
वर्तमान अनुमानों से पता चलता है कि आईसीटी 2030 तक दुनिया की ऊर्जा मांग का 21 प्रतिशत हिस्सा होगा, जो जलवायु परिवर्तन में योगदान देगा, जांगिड़ और सह-लेखकों द्वारा "अल्ट्राफास्ट ऑप्टिकल एक्साइटेशन के तहत एक्सट्रीम डोमेन वॉल वेलोसिटीज" शीर्षक वाले एक पेपर में इस निष्कर्ष पर प्रकाश डाला गया था, जिसे प्रकाशित किया गया था। फिजिकल रिव्यू लेटर्स जर्नल में 19 दिसंबर। यह खोज ऐसे समय में हुई है जब ऊर्जा-बचत प्रौद्योगिकियों की खोज महत्वपूर्ण है।
प्रयोग का संचालन करने के लिए, जांगिड़ और उनके सहयोगी, जिनमें राष्ट्रीय विज्ञान और प्रौद्योगिकी संस्थान के शोधकर्ता भी शामिल थे; कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सैन डिएगो; कोलोराडो विश्वविद्यालय, कोलोराडो स्प्रिंग्स विश्वविद्यालय और स्टॉकहोम विश्वविद्यालय ने फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर विकिरण के लिए बहुविषयक अनुसंधान सुविधा का उपयोग किया, जो इटली के ट्राइस्टे में स्थित एक मुक्त-इलेक्ट्रॉन लेजर स्रोत है।
जांगिड़ ने कहा, "फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर एक पागलपन भरी सुविधा है।" "यह एक 2-मील लंबी वैक्यूम ट्यूब है जहां आप मुट्ठी भर इलेक्ट्रॉन लेते हैं, उन्हें प्रकाश की गति तक तेज करते हैं, और अंत में उन्हें इतना चमकीला एक्स-रे उत्पन्न करने के लिए चारों ओर घुमाते हैं कि यदि आप सावधान नहीं हैं, तो आपका नमूना को वाष्पीकृत किया जा सकता है। इसे पृथ्वी पर पड़ने वाले सभी सूर्य के प्रकाश को एक पैनी पर केंद्रित करने के रूप में सोचें - यह मुक्त-इलेक्ट्रॉन लेजर पर हमारे पास कितना फोटॉन प्रवाह है।
फर्मी में, समूह ने यह मापने के लिए एक्स-रे का उपयोग किया कि क्या होता है जब कोबाल्ट, लोहा और निकल की कई परतों वाले नैनोस्केल मैग्नेट फेमटोसेकंड पल्स द्वारा उत्तेजित होते हैं। एक फेमटोसेकंड को एक सेकंड के 10 से शून्य से पंद्रहवें हिस्से या एक सेकंड के एक अरबवें हिस्से के दस लाखवें हिस्से के रूप में परिभाषित किया गया है।
जांगिड़ ने कहा, "ब्रह्मांड की आयु में जितने दिन हैं, उससे कहीं अधिक फेमटोसेकंड एक सेकंड में हैं।" "ये बहुत छोटे, बेहद तेज़ माप हैं, और इनके बारे में पता लगाना कठिन है।"
जांगिड़ डेटा का विश्लेषण कर रहे हैं और उन्होंने पाया है कि ये अल्ट्राफास्ट लेजर पल्स हैं जो फेरोमैग्नेटिक परत को उत्तेजित करते हैं, जिससे डोमेन की दीवारें हिल जाती हैं। ये डोमेन दीवारें कितनी तेजी से चलती हैं, इसके आधार पर, अध्ययन से पता चलता है कि ये अल्ट्राफास्ट लेजर पल्स आज इस्तेमाल किए जाने वाले चुंबकीय क्षेत्र या स्पिन-करंट आधारित तरीकों की तुलना में जानकारी के संग्रहीत बिट्स को लगभग 1, 000 गुना तेजी से स्विच कर सकते हैं।
यह तकनीक व्यावहारिक नहीं है क्योंकि वर्तमान लेज़र बहुत अधिक बिजली की खपत करते हैं। हालाँकि, जांगिड़ का कहना है कि लेजर का उपयोग करके जानकारी संग्रहीत करने के लिए कॉम्पैक्ट डिस्क द्वारा उपयोग की जाने वाली प्रक्रियाएं और लेजर का उपयोग करके जानकारी चलाने के लिए सीडी प्लेयर भविष्य में काम कर सकते हैं।
अगले चरणों में तंत्र के भौतिक गुणों की और खोज करना शामिल है जो पहले से ज्ञात सीमाओं से ऊपर अल्ट्राफास्ट डोमेन दीवार गति की अनुमति देता है, साथ ही डोमेन दीवार गति की इमेजिंग भी करता है। यह शोध कुकरेजा के नेतृत्व में यूसी डेविस में जारी रहेगा। जांगिड़ अब ब्रुकहेवन नेशनल लेबोरेटरी में नेशनल सिंक्रोट्रॉन लाइट सोर्स 2 में इसी तरह का शोध कर रहे हैं।
जांगिड़ ने कहा, "अल्ट्राफास्ट घटना के कई पहलू हैं जिन्हें हम अभी समझना शुरू कर रहे हैं।" "मैं कुछ उत्कृष्ट प्रश्नों से निपटने के लिए उत्सुक हूं जो कम-शक्ति स्पिंट्रोनिक्स, डेटा भंडारण और सूचना प्रसंस्करण के क्षेत्र में परिवर्तनकारी प्रगति को खोल सकते हैं।"
