Moderan život vrti se oko podataka, što znači da su nam potrebni novi, brzi i štedljivi načini za čitanje i pisanje podataka na uređajima za pohranu podataka. Razvojem tehnologije optičkog prebacivanja magnetnih materijala (AOS), optička metoda upotrebe laserskih impulsa umjesto magneta za upisivanje podataka dobila je značajnu pažnju u protekloj deceniji. Iako je brza i energetski efikasna, AOS tehnologija ima problema s preciznošću. Istraživači sa Tehnološkog univerziteta u Eindhovenu u Holandiji izmislili su novu metodu koja koristi feromagnetske materijale kao referencu za precizno upisivanje podataka u sloj kobalt-gadolinijuma (Co / Gd) sa laserskim impulsima. Njihovo istraživanje objavljeno je u časopisu Nature Communications.
Magnetni materijali na hard diskovima i drugim uređajima pohranjuju podatke u obliku računarskih bitova. Tradicionalno se podaci čitaju i zapisuju na tvrdi disk pomicanjem malog magneta na materijalu. No, kako se potražnja za proizvodnjom, potrošnjom, pristupom i pohranom podataka i dalje povećava, postoji velika potražnja za bržim i energetski učinkovitijim metodama pristupa, pohrane i snimanja podataka.
Potpuno optičko prebacivanje (AOS) magnetnih materijala obećava metodu u pogledu brzine i energetske efikasnosti. Sveoptički prekidač koristi femtosekundne laserske impulse za promjenu smjera magnetskog spina na picosekundnoj skali. Za pisanje podataka mogu se koristiti dva mehanizma: više impulsni i jedno impulsni preklopnici. U više impulznom prekidaču je konačni smjer spina determiniran, što znači da se on može unaprijed odrediti polarizacijom svjetlosti. Međutim, ovaj mehanizam obično zahtijeva više lasera, što smanjuje brzinu i efikasnost pisanja.
S druge strane, brzina pisanja sa jednim impulsom bit će mnogo brža, ali istraživanje jedno-pulsnog sveoptičkog prekidača pokazuje da je jednostruko impulzno prebacivanje klizni proces. To znači da je za promjenu stanja određenog magnetskog bita potrebno prethodno poznavanje bita. Drugim riječima, stanje BIT-a mora se pročitati prije nego što se može prebrisati, što uvodi fazu čitanja u proces pisanja, čime se ograničava brzina.
Bolja metoda je deterministička jedno-pulsna sveoptička preklopna metoda, gdje konačni smjer bita ovisi samo o procesu koji se koristi za postavljanje i resetiranje bita. Trenutno su istraživači iz grupe za nanostrukturu Odeljenja za primenjenu fiziku Tehnološkog univerziteta u Eindhovenu razvili novu metodu za postizanje determiniranog jednosupalnog pisanja u magnetskim materijalima za pohranu, čineći postupak pisanja preciznijim.
Izvor slike: Eindhoven University of Technology
U svom eksperimentu istraživači sa Univerziteta za tehnologiju u Eindhovenu dizajnirali su sistem za pisanje koji se sastoji od tri sloja - feromagnetni referentni sloj od kobalta i nikla, koji pomaže ili sprečava slobodni sloj u slobodnom sloju. Rotacijski prekidač, provodni bakarni (Cu) odstojni sloj ili sloj zazora i optički preklopljivi sloj bez Co / Gd. Debljina sloja sloja je manja od 15 nm.
Jednom pobuđen pomoću femtosekundnog lasera, referentni sloj se razmagnetizira za manje od 1 pikosekunde. Dio izgubljenog uglastog momenta povezanog sa spinom u referentnom sloju pretvara se u spiralnu struju koju prenosi elektron. Zavrtnje u struji su u istom smjeru kao i centrifuge u referentnom sloju.
Ova centrifuga se zatim kreće od referentnog sloja kroz bakarni odstojni sloj (bijela strelica na slici) do slobodnog sloja, gdje može pomoći ili spriječiti prebacivanje centrifuge u slobodnom sloju. To ovisi o relativnom smjeru vrtnje referentnog sloja i slobodnog sloja.
Promjena laserske energije uzrokovat će dva stanja. Prvo, iznad praga, konačni smjer vrtnje u slobodnom sloju u potpunosti određuje referentni sloj; drugo, iznad višeg praga, uočava se prebacivanje. Istraživači su pokazali da se ova dva mehanizma mogu koristiti za precizno pisanje stanja centrifuge slobodnog sloja bez razmatranja njegovog početnog stanja tijekom procesa pisanja. Ovo otkriće predstavlja važan razvoj za naše buduće proširenje uređaja za pohranu podataka.