Viața modernă se învârte în jurul datelor, ceea ce înseamnă că avem nevoie de modalități noi, rapide și de economisire a energiei de a citi și scrie date pe dispozitivele de stocare. Odată cu dezvoltarea tehnologiei de comutare complet optică a materialului magnetic (AOS), metoda optică de utilizare a impulsurilor laser în loc de magneți pentru a scrie date a primit o atenție considerabilă în ultimul deceniu. Deși rapidă și eficientă din punct de vedere energetic, tehnologia AOS are probleme de precizie. Cercetătorii de la Universitatea de Tehnologie Eindhoven din Olanda au inventat o nouă metodă care utilizează materiale feromagnetice ca referință pentru a scrie cu precizie date în stratul de cobalt-gadoliniu (Co / Gd) cu impulsuri laser. Cercetarea lor a fost publicată în Nature Communications.
Materialele magnetice din hard disk-uri și alte dispozitive stochează date sub formă de biți de computer. În mod tradițional, datele sunt citite și scrise pe hard disk prin mișcarea unui mic magnet pe material. Cu toate acestea, pe măsură ce cererea de producție, consum, acces și stocare a datelor continuă să crească, există o cerere considerabilă pentru metode mai rapide și mai eficiente din punct de vedere energetic de accesare, stocare și înregistrare a datelor.
Comutarea complet optică (AOS) a materialelor magnetice este o metodă promițătoare în ceea ce privește viteza și eficiența energetică. Comutatorul complet optic folosește impulsuri laser femtosecunde pentru a schimba direcția rotirii magnetice pe scara picosecundelor. Pentru a scrie date pot fi utilizate două mecanisme: comutatoarele cu mai multe impulsuri și cu un singur impuls. Într-un comutator cu mai multe impulsuri, direcția finală a rotirii este deterministă, ceea ce înseamnă că poate fi determinată în avans prin polarizarea luminii. Cu toate acestea, acest mecanism necesită de obicei mai multe lasere, ceea ce reduce viteza și eficiența scrierii.
Pe de altă parte, viteza de scriere cu un singur impuls va fi mult mai rapidă, dar cercetările asupra comutatorului total optic cu un singur impuls arată că comutarea cu un singur impuls este un proces de alunecare. Aceasta înseamnă că pentru a schimba starea unui bit magnetic specific este necesară cunoașterea prealabilă a bitului. Cu alte cuvinte, starea BIT trebuie citită înainte de a putea fi suprascrisă, ceea ce introduce o fază de citire în procesul de scriere, limitând astfel viteza.
O metodă mai bună este metoda deterministică de comutare cu un singur impuls, în care direcția finală a bitului depinde doar de procesul utilizat pentru setarea și resetarea bitului. În prezent, cercetătorii din Grupul de Nanostructuri al Departamentului de Fizică Aplicată al Universității de Tehnologie Eindhoven au dezvoltat o nouă metodă pentru a realiza scrierea deterministă cu impuls unic în materialele de stocare magnetică, făcând procesul de scriere mai precis.
Sursa imaginii: Universitatea de Tehnologie Eindhoven
În experimentul lor, cercetătorii de la Eindhoven University of Technology au conceput un sistem de scriere format din trei straturi - un strat de referință feromagnetic format din cobalt și nichel, care ajută sau împiedică stratul liber din stratul liber. Întrerupător rotativ, un strat distanțiator de cupru (Cu) sau un strat gol, și un strat liber Co / G comutabil optic. Grosimea stratului compozit este mai mică de 15 nm.
Odată excitat de laserul femtosecund, stratul de referință este demagnetizat în mai puțin de 1 picosecundă. O parte din impulsul unghiular pierdut asociat cu rotirea din stratul de referință este apoi convertită într-un curent de rotire transportat de electron. Rotirile din curent sunt în aceeași direcție ca rotirile din stratul de referință.
Acest curent de centrifugare se deplasează apoi de la stratul de referință prin stratul distanțier de cupru (săgeata albă din figură) la stratul liber, unde poate ajuta sau preveni comutarea centrifugării în stratul liber. Acest lucru depinde de direcția relativă de centrifugare a stratului de referință și a stratului liber.
Schimbarea energiei laserului va provoca două stări. În primul rând, peste un prag, direcția finală de rotire în stratul liber este complet determinată de stratul de referință; în al doilea rând, peste un prag mai mare, se observă comutarea. Cercetătorii au arătat că aceste două mecanisme pot fi utilizate pentru a scrie cu exactitate starea de centrifugare a stratului liber, fără a lua în considerare starea inițială a acestuia în timpul procesului de scriere. Această descoperire oferă o dezvoltare importantă pentru extinderea noastră viitoare a dispozitivelor de stocare a datelor.