החיים המודרניים סובבים סביב נתונים, מה שאומר שאנחנו צריכים דרכים חדשות, מהירות וחוסכות אנרגיה כדי לקרוא ולכתוב נתונים בהתקני אחסון. עם התפתחות טכנולוגיית המיתוג האופטי (AOS) החומר המגנטי, השיטה האופטית של שימוש בפולסי לייזר במקום מגנטים לכתיבת נתונים זכתה לתשומת לב ניכרת בעשור האחרון. למרות המהיר והיעיל באנרגיה, לטכנולוגיית AOS יש בעיות עם דיוק. חוקרים מאוניברסיטת איינדהובן בטכנולוגיה בהולנד המציאו שיטה חדשה העושה שימוש בחומרים פרומגנטיים כהפניה לכתיבת מדויק של נתונים לשכבת קובלט-גאדוליניום (Co / Gd) בעזרת קטניות לייזר. המחקר שלהם פורסם ב- Nature Communications.
חומרים מגנטיים בכוננים קשיחים ובמכשירים אחרים מאחסנים נתונים בצורה של סיביות מחשב. באופן מסורתי, נתונים נקראים ונכתבים לדיסק הקשיח על ידי הזזת מגנט קטן על החומר. עם זאת, ככל שהביקוש לייצור נתונים, צריכה, גישה ואחסון ממשיך לגדול, קיים ביקוש ניכר לשיטות מהירות ויעילות יותר באנרגיה של גישה, אחסון והקלטת נתונים.
מיתוג כל אופטי (AOS) של חומרים מגנטיים הוא שיטה מבטיחה מבחינת מהירות ויעילות אנרגטית. המתג הכל-אופטי משתמש בפולסים של לייזר femtosecond כדי לשנות את כיוון הסיבוב המגנטי בסולם הפיקו-שניות. ניתן להשתמש בשני מנגנונים לכתיבת נתונים: מתגי מתג רב-דופק ודופק יחיד. במתג מרובה דופקים הכיוון הסופי של הסיבוב הוא דטרמיניסטי, מה שאומר שאפשר לקבוע אותו מראש על ידי קיטוב האור. עם זאת, לרוב, מנגנון זה מצריך מספר לייזרים, מה שמקטין את מהירות ויעילות הכתיבה.
מצד שני, מהירות הכתיבה של הדופק היחיד תהיה מהירה בהרבה, אך המחקר על המתג האופטי הדופק היחיד מראה כי המיתוג הדופק היחיד הוא תהליך הזזה. משמעות הדבר היא ששינוי המצב של סיב מגנטי ספציפי דורש ידע קודם על הסיב. במילים אחרות, יש לקרוא את מצב ה- BIT לפני שניתן יהיה להחליף אותו, מה שמכניס שלב קריאה לתהליך הכתיבה, ובכך מגביל את המהירות.
שיטה טובה יותר היא שיטת המיתוג הכל-אופטי עם דופק חד-דופק, כאשר הכיוון הסופי של הסיבית תלוי רק בתהליך המשמש להגדרת האתחול ואיפוסו. נכון לעכשיו, חוקרים מקבוצת הננו-מבנה במחלקה לפיזיקה יישומית באוניברסיטת איינדהובן טכנולוגיה פיתחו שיטה חדשה להשגת כתיבה דטרמיניסטית עם דופק יחיד בחומרי אחסון מגנטיים, מה שהופך את תהליך הכתיבה למדוייק יותר.
מקור תמונה: אוניברסיטת איינדהובן לטכנולוגיה
בניסוי שלהם, חוקרים מאוניברסיטת איינדהובן הטכנולוגית תכננו מערכת כתיבה המורכבת משלוש שכבות - שכבת ייחוס פרומגנטית עשויה קובלט וניקל, המסייעת או מונעת את השכבה החופשית בשכבה החופשית. מתג סיבובי, שכבת מרווח נחושת (Cu) מוליכה או שכבת מרווח, ושכבה חופשית Co / Gd הניתנת להחלפה. עובי השכבה המורכבת פחות מ- 15 ננומטר.
לאחר התרגשות על ידי הלייזר femtosecond, שכבת הייחוס מתפגנת ב- פחות מפיקוס השנייה. חלק מהתנופה הזוויתית האבודה הקשורה לסחרור בשכבת הייחוס הופכת לאחר מכן לזרם סחרור שנשא האלקטרון. הספינים בזרם הם באותו כיוון כמו הספינים בשכבת הייחוס.
זרם ספין זה עובר משכבת הייחוס דרך שכבת מרווח הנחושת (החץ הלבן באיור) לשכבה החופשית, שם היא יכולה לעזור או למנוע החלפת סיבוב בשכבה החופשית. זה תלוי בכיוון הסיבוב היחסי של שכבת הייחוס והשכבה החופשית.
שינוי אנרגיית הלייזר יגרום לשני מצבים. ראשית, מעל סף, כיוון הסיבוב הסופי בשכבה החופשית נקבע לחלוטין על ידי שכבת הייחוס; שנית, מעל סף גבוה יותר, מיתוג נצפה. חוקרים הראו כי ניתן להשתמש בשני מנגנונים אלה בכדי לכתוב במדויק את מצב הסיבוב של השכבה החופשית מבלי לשקול את מצבה הראשוני במהלך תהליך הכתיבה. תגלית זו מספקת התפתחות חשובה להרחבה העתידית שלנו של התקני אחסון נתונים.