Інженери з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго розробили новий метод керування магнітним станом матеріалів за допомогою лазера. Нова технологія оптичного перемикання прискорює запис даних у 1000 разів і підвищує їхню щільність.
Сучасні системи зберігання даних, такі як жорсткі диски, використовують мікроскопічні магнітні ділянки для кодування інформації у вигляді двійкового коду з одиниць і нулів. Традиційно зміна цих станів потребує застосування зовнішнього магнітного поля, що супроводжується значними витратами енергії та обмеженою швидкістю запису.
Читайте також:
Квантовий міст за кімнатної температури. Фізики поєднали рух наночастинок, що левітують, зі світлом Команда американських дослідників пропонує альтернативний підхід — використання надшвидких лазерних імпульсів, фокусування яких на надмалих ділянках дозволяє перемикати магнітні стани значно швидше й ефективніше.
Результати роботи опубліковано в журналі Nature Communications.
Ключовим досягненням інженерів під керівництвом професора Абдулає Ндао стало подолання фундаментальних обмежень оптичного перемикання,
з якими стикалася наука. Раніше такий ефект вдавалося викликати лише в надтонких магнітних структурах завтовшки не більше трьох шарів, причому світло повинно було мати чітко визначену поляризацію. Однак занадто тонкі матеріали не здатні забезпечити довготривале збереження даних. Змінивши форму та зменшивши розмір лазерного променя на десятки порядків, науковці змогли успішно продемонструвати оптичне перемикання в товстішій структурі, що складається з дев’яти чергувальних шарів платини й кобальту, без вимог до специфічної поляризації світла.
Принцип дії полягає в концентрації світлової енергії в мікроскопічній точці та подачі серії ультракоротких імпульсів. Перші імпульси локально нагрівають матеріал, змінюючи його магнітну орієнтацію, а наступні стабілізують цей стан. У перспективі вчені прагнуть зменшити діаметр лазерного променя до кількох сотень нанометрів (мільйонних часток міліметра), що дозволить записувати колосальні обсяги інформації на мінімальній площі.
Попри вражаючі результати, використання оптичної пам’яті в повсякденній роботі електронних пристроїв залишається справою майбутнього. Наразі експериментальні надшвидкі лазери є надто громіздкими, і їх важко інтегрувати в стандартні комп’ютерні мікросхеми, проте подальший пошук відповідних матеріалів та оптичних структур відкриває реальний шлях до створення нового покоління надшвидкої, енергоефективної та компактної цифрової пам’яті.
Читайте також:
Компактні оптичні системи. Вчені створили мікродзеркало, яке керує лазером у трьох вимірах
