Аннотация:
Изменяя и сужая сверхбыстрый лазерный луч, исследователи Калифорнийского университета в Сан-Диего добились оптического переключения в магнитном материале, состоящем из девяти чередующихся слоев платины и кобальта, преодолев обычный предел толщины материала, составляющий не более трех слоев в предыдущих экспериментах. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications 15 сентября.
Цифровая информация на жестком диске представлена большим количеством крошечных магнитных областей. Традиционные методы записи обычно полагаются на то, что внешние магнитные поля меняют состояние магнитных областей, что потребляет большое количество энергии и ограничивает скорость записи данных. По оценкам исследователей, оптическое переключение, при котором для изменения магнитных состояний используются чрезвычайно короткие фокусируемые световые импульсы, может быть более чем в тысячу раз быстрее, чем методы, основанные на внешних магнитных полях, но в прошлом оно было ограничено структурой магнитного материала и условиями поляризации света.
Предыдущие эксперименты показали, что когда толщина магнитного материала превышает три слоя, эффект оптического переключения подавляется, ограничивая толщину материала и способность сохранять данные в течение длительного времени; Ранние планы также требовали, чтобы свет имел определенную поляризацию, то есть направление электрического поля должно соответствовать определенным условиям. На этот раз команде удалось переключиться на девятислойную платино-кобальтовую структуру, регулируя форму, размер и распределение энергии луча. В то же время для него больше не требуется определенная поляризация, что показывает, что инженерный луч может преодолеть ограничения материалов и света.
Переворот намагниченности происходит постепенно в течение нескольких лазерных импульсов. Первые импульсы концентрируют достаточно тепла в крошечной области, чтобы инвертировать магнитное состояние этой области; последующие импульсы постепенно расширяют инвертированную область, пока она не стабилизируется. Следовательно, контроль того, куда падает световая энергия, помогает определить, как формируются и расширяются намагниченные области. Исследовательская группа заявила, что чем меньше луч, тем больше возможностей получить меньшее и более плотное оптическое хранилище в том же пространстве в будущем.
Исследование было завершено оптической группой в сотрудничестве с экспертами в области тонкопленочных магнитных материалов. Абдулай Эндао, старший автор статьи и профессор школьного факультета электротехники и вычислительной техники, сказал, что команда не перепроектировала магнитный материал, а перепроектировала сам свет, чтобы наблюдать свойства, которые раньше считались невозможными. Первый автор, Мохаммед Валид Халид, сказал, что результаты экспериментов были новыми и необычными, и команда потратила много времени на повторение экспериментов, чтобы подтвердить, что результаты не были случайными.
В настоящее время команда работает над оптическими структурами, которые смогут ограничивать свет в меньших пространствах, с целью уменьшить луч до сотен нанометров, чтобы изучить, как инженерный свет может контролировать магнетизм в меньших масштабах. Для использования в коммерческих запоминающих устройствах также необходимо решить проблему практической генерации и доставки импульсов. Специализированный сверхбыстрый лазер, использованный в эксперименте, в настоящее время сложно интегрировать в компьютерный чип. Другой возможный путь — найти магнитные материалы, которые могут производить аналогичные эффекты под действием лазеров, и которые легче интегрировать.
Комментарии